Bài tập lớn kỹ thuật lạnh chọn phương án, tính toán chu trình và chọn máy nén

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BỘ MÔN VI KHÍ HẬU – MTXD MÔN HỌC KĨ THUẬT LẠNH BÀI TẬP LỚN KỸ THUẬT LẠNH Sinh viên thực hiện Họ tên LÊ VĂN NAM Lớp 64HKC2 MSSV 139664 GVHD Nguyễn Văn Hùn[.]

CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

Nhiệt độ và độ ẩm

Nhiệt độ ngoài trời tính toán : t N = (1- x).t tb max +x.t max

Theo QCVN 02:2009/BXD, địa điểm xây dựng tại Hải Phòng cần sử dụng thông số nhiệt độ từ trạm Phù Liễn để đảm bảo tuân thủ quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về điều kiện tự nhiên trong xây dựng.

Nhiệt độ trung bình cực đại của tháng cao nhất (tháng 7) : t tb max = 32,1 °C (bảng 2.3)

Nhiệt độ cực đại tuyệt đối trong tháng 7 đạt 38,5°C, với hệ số an toàn x = 0,4, ảnh hưởng đến thời gian bảo đảm chế nhiệt phòng trước sự biến đổi không khí bên ngoài Độ ẩm trung bình của tháng nóng nhất là 85,8%, trong khi độ ẩm trung bình lúc 13h đạt 77% Nhiệt độ không khí tính toán bên trong phòng máy được xác định là t T pm = t N TG + (1 – 3)°C, với giá trị cụ thể là t T pm = 32,1 + 1,9 = 34°C.

● t T pm : Nhiệt độ tính toán bên trong phòng máy ( o C)

● t N TG : Nhiệt độ tính toán của không khi ngoài trời lấy theo hướng dẫn tính toán tổ chức thông gió ( o C)

Nhiệt độ ngoài trời tính toán: t N = (1- x).t tb max +x.t max =(1-0,4).32,1+0,4.38,5 = 34,6 o C

Thông số kích thước kho lạnh

Bảng 1.1 Diện tích các phòng STT Phòng Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Chiều cao (m) Diện tích (m 2 )

Diện tích các cửa: Cửa ngoài và cửa trong bằng nhau:

Để giảm thiểu tổn thất nhiệt do bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp vào phòng lạnh, gây tiêu tốn thêm công suất lạnh, chúng ta nên đặt phòng máy sát tường hướng Tây của kho lạnh Tính toán diện tích cần thiết cho hệ thống lạnh là \$F_{C ng} = F_{C tr} = 2,2 \times 2,8 = 6,16 \, (m^2)\$.

Chọn vật phẩm và các thông số tương ứng

Bảng 1.2 Các thông số của vật phẩm đã chọn

BTL-KTL-Lê Văn Nam-139664 4

Nhiệt độ bảo Độ ẩm

Thời gian bảo quản ( o C) quản

1 Lạnh Thịt lợn ướp lạnh 0 85 10-12

Thông số nhiệt độ bảo quản, độ ẩm và thời gian bảo quản tra trong Bảng 1.2 và 1.4 - trong “ Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi ”

Thể tích chất tải

Chiều cao chất tải được tính bằng công thức h = 6 – 0,9, cho kết quả h = 5,1 m Trong đó, 0,9 m là chiều cao của dàn lạnh, lớp cách nhiệt và khoảng không gian cần thiết để không khí lưu thông và dỡ chất hàng.

F hi : diện tích chất tải hữu ích F hi = F F

F XD : diện tích XD của kho bao gồm diện tích chất tải và toàn bộ diện tích còn lại

F : hệ số sử dụng diện tích cho vật phẩm bảo quản.

F < 1, giá trị phụ thuộc vào diện tích các phòng

Phòng lạnh có F 400 (m 2 ) nên ta chọn F = 0,85 (Theo bảng 2-5 trong “Hướng dẫn thiết kế HTL

Hệ số sử Diện tích

Chiều cao Thể tích chất

Phòng F dụng diện chất tải hữu

V là thể tích chất tải của kho (m³), trong khi gₕ là tiêu chuẩn chất tải (tấn/m³), có thể tính cả hoặc không tính đến bao bì tùy thuộc vào loại mặt hàng Thông số này được tra cứu trong “Bảng 2.4 trang 32 Hướng dẫn thiết kế HTL – Nguyễn Đức Lợi”.

Bảng 1.4 Tính toán dung tích kho ( tấn )

STT Phòng Sản phẩm g v (tấn/m 3 ) V(m 3 )

TÍNH TOÁN CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT

Chọn kết cấu cách nhiệt và cách ẩm

Kết cấu và các thông số lựa chọn tương ứng ( , , ) được thể hiện trong bảng 2.

● : độ dày lớp kết cấu (m).

● : hệ số truyền nhiệt của lớp kết cấu (W/m.K).

● : hệ số khuyếch tán ẩm của vật liệu (g/ m.h.MPa) n i

Lớp cách nhiệt chọn là polystirol

Các số liệu được tra cứu từ bảng 3.1 và 3.2 trong sách “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh” của Nguyễn Đức Lợi, cùng với phụ lục 2 từ trang 377 đến 379 trong sách “Kĩ thuật Thông gió” của GS Trần Ngọc Chấn, và phụ lục VII trong sách “Các giải pháp kiến trúc khí hậu Việt Nam”.

Bảng 2.1 Kết cấu và thông số lựa chọn kết cấu

6.Vữa thường có 0.02 0.9 90 lưới thép

6.Vữa thường có 0.02 0.9 98 lưới thép

BTL-KTL-Lê Văn Nam-139664

(Chưa kể lớp cách nhiệt)

Tính chiều dày cách nhiệt kết cấu bao che

Chiều dày cách nhiệt cho tường và mái:

Chiều dày lớp cách nhiệt : cn

: chiều dày lớp cách nhiệt yêu cầu (m).

● cn : Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt (W/m K).

● i : chiều dày lớp vật liệu thứ i (m).

● i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i (W/m K).

● : Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của bề mặt ngoài và trong (W/m 2 o K)

(bảng 3.7 trang 86 “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi”)

● K hl : hệ số truyền nhiệt hợp lý của toàn bộ kết cấu (W/m 2 o K) Từ nhiệt độ phòng tra ra K hl

K hl : được tính toán dựa vào độ chênh nhiệt độ

∆t = (t N - t T ) × Ψ Ψ: hệ số kể đến ảnh hưởng của kết cấu bao che (Tra bảng 3.3_SGT Thông gió cô

Hoàng Thị Liên thầy Bùi Sỹ Lý )

Bảng 2.2: Sự phụ thuộc của K hl vào ∆t

Bảng 2.3 Xác định K hl cho tường và mái của các phòng lạnh

Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu:

Dựa vào công thức tính toán ta đi xác định chiều dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt thực cho các phòng lạnh và cửa như sau:

Khi chọn chiều dày cách nhiệt, cần đảm bảo rằng nó bằng hoặc lớn hơn chiều dày tính toán Đối với tấm polystirol, nên chọn chiều dày cách nhiệt theo bội số của chiều dày cơ bản là 0,05; 0,10; 0,15; 0,20; hoặc 0,25 m.

Bảng 2.4.Tính toán chiều dày cách nhiệt và hệ số truyền nhiệt thực của KCBC Đơn vị của K hl , k Thực , α là (W/m 2 K)

Kết cấu 1 2 i cn cn chon K th phòng

Tây (giáp 9 23,3 0,41 0,33 0,047 0,09 0,1 0,383 phòng máy) Đối với nền:

Chiều dày cách nhiệt cho nền được tính theo công thức: n cn nen ( 1 i 1 i cn cn K hl nen i cn

Nhận xét: K hl của các lớp kết cấu ≥ K thực nên chọn chiều dày lớp cách nhiệt như sau:

Từ đây, ta có bảng chọn chiều dày lớp vật liệu cách nhiệt trong kết cấu là:

Bảng 2.5 Chiều dày cách nhiệt cho kết cấu.

STT Kết cấu cn chon (m) K th

2 Tường ngăn giữa phòng lạnh và phòng đệm, 0,1

Kiểm tra đọng sương trên bề mặt kết cấu

Tiến hành kiểm tra bề mặt tường nguy hiểm nhất trước, nếu tường này an toàn thì các tường khác cũng sẽ an toàn Để ngăn ngừa hiện tượng đọng sương trên bề mặt kết cấu, cần thực hiện các biện pháp đảm bảo phù hợp.

● K s : hệ số truyền nhiệt của kết cấu khi sảy ra hiện tượng đọng sương

● : hệ số trao đổi nhiệt ở bề mặt có nhiệt độ cao hơn

P : nhiệt độ bảo quản lạnh

Từ các thông số t N = 34,6 o C , φ = 77 , dựa vào biểu đồ i-d ta xác định được t s = 30 o C

Kiểm tra đọng sương đối với phòng lạnh : t p = 0 C

Ta có k S tường > k thuc tường = 0,383

Như vậy trên bề mặt kết cấu tường ngoài và mái không có hiện tượng đọng sương Đạt yêu cầu.

Kiểm tra đọng ẩm trong lòng kết cấu

Để ngăn ẩm không đọng lại và làm ướt cơ cấu cách nhiệt, áp suất riêng phần hơi nước thực tế (\$p_x\$) phải luôn nhỏ hơn phân áp suất bão hòa hơi nước (\$p_{hmax}\$) tại mọi điểm trong cơ cấu Điều này có nghĩa là đường áp suất riêng phần hơi nước không được cắt đường phân áp suất bão hòa, mà phải luôn nằm phía dưới đường này Các đường áp suất riêng phần hơi nước và phân áp suất bão hòa có thể được xác định rõ ràng.

Trường nhiệt độ ổn định trong vách cách nhiệt được xác định từ nhiệt độ của các lớp vách, nhờ vào các biểu thức xác định mật độ dòng nhiệt khác nhau.

Kiểm tra đọng sương đọng ẩm bên trong kết cấu của tường bao và mái ở phòng có nhiệt độ thấp nhất là t t = 0 0 C. a Đối với tường ngoài q = K th t = K th (t f 1 t f 2 ) (W/m2) = 0,383 x ( 34,6 – 0 ) = 13,3

Nhiệt độ các dòng nhiệt truyền qua các lớp vách: t t q q = n (t f 1 t 1 ) → 1 f 1 n t 2 t q

Tương tự ta có: tt q 2

Dựa vào các giá trị nhiết độ vừa tính toán để xác định áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu của tường ngoài.

(Tra đồ thị i_d trên phần mềm http://www.flycarpet.net/en/psyonline ) ta có :

Bảng 2.6.Áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu tường bao

Tính toán phân áp suất thực của hơi nước:

Dòng hơi ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che:

● P h1 và P h2 là phân áp suất hơi của không khí ngoài và trong phòng.

H là trở kháng thấm hơi qua kết cấu bao che, với chiều dày của lớp vật liệu thứ i và hệ số xuyên ẩm được quy định trong Bảng 3.2 trang 83 của Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh.

Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt :

(Pa) Tương tự như trên ta tính được phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt khác theo công thức:

Sau đây ta có bảng thông kê áp suất hực của hơi nước trên các bề mặt kết cấu:

Bảng 2.7: Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt kết cấu tường bao

Từ bảng tính toán trên ta có bảng so sánh các giá trị áp suất trên các bề mặt của vách :

Bảng 2.8 : So sánh các giá trị áp suất hơi nước bão hòa và hơi nước thực trên các bề mặt vách của tường bao

STT Lớp kết cấu P xi (Pa) P hmax (Pa)

Áp suất của các lớp p xi < p hmax i không gây ra hiện tượng đọng sương trong kết cấu Cần kiểm tra tình trạng đọng ẩm đối với mái.

- Đối với mái ta cũng tính hoàn toàn tương tự như đối với tường => Mật độ dòng nhiệt qua kết cấu là: q = K th ×∆t = K th × (t f1 -t f2 ) = 0,292 × (34,6 – 0) = 10,1 (W/m 2 )

- Sau đó ta đi xác định nhiệt độ các dòng nhiệt truyền qua các lớp vách : q q = ∝ n × (t f1 -t 1 ) => t 1 = t f1 - n t 1 = 34,6 - = 34,2 0 C

Dựa vào các giá trị nhiệt độ vừa tính toán để xác định áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu của tường ngoài.

(Tra đồ thị i_d trên phần mềm http://www.flycarpet.net/en/psyonline ) ta có :

Bảng 2.9 : Áp suất hơi bão hòa tại các điểm trên kết cấu mái nhà

BTL-KTL-Lê Văn Nam-139664 14 Áp suất

* Tính toán phân áp suất thực của hơi nước:

- Dòng hơi ẩm thấu qua kết cấu bao che:

+P h1 và P h2 là phân áp suất hơi của không khí ngoài và trong phòng.

+H là trở kháng thấm hơi qua kết cấu bao che,

Với: là chiều dày của lớp vật liệu thứ i là hệ số xuyên ẩm (Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – bảng 3.2 – trang 83 )

Phân áp suất thực của hơi nước trên các bề mặt :

Tương tự như dòng nhiệt, chúng ta cũng có thể tính toán dòng hơi ẩm Từ đó, có thể xác định các phân áp suất thực của hơi nước trên bề mặt bằng công thức.

Bảng 2.10 : Phân áp suất thực của hơi nước trên bề mặt kết cấu mái nhà

Dựa trên các bảng đã được tra cứu và tính toán, chúng tôi đã lập bảng so sánh giữa phân áp suất bão hòa và phân áp suất thực của hơi nước trên bề mặt kết cấu.

Bảng 2.11: So sánh áp suất hơi nước bão hòa và hơi nước thực trên các bề mặt vách của mái nhà:

STT Lớp kết cấu P xi (Pa) P hmax (Pa)

Trong quá trình tính toán, bề dày lớp 6 (lớp xỉ tạo độ dốc) đã được điều chỉnh từ 0,2 xuống 0,15 để đáp ứng yêu cầu về hiện tượng đọng sương và độ ẩm trong kết cấu Việc giữ nguyên bề dày cũ sẽ dẫn đến áp suất P xi P hmax không đạt yêu cầu.

Từ bảng so sánh trên ta thấy áp suất của các lớp p xi < p hmax i không có hiện tượng đọng sương trong lòng kết cấu.

TÍNH NHIỆT CHO KHO LẠNH

Tính toán tải trọng lạnh

3.1.1 Tính tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu bao che

BTL-KTL-Lê Văn Nam-139664 16 a Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu tường và mái

● F: Diện tích bề mặt của từng kết cấu bao che, m 2

● t: Độ chênh nhiệt độ giữa bên trong và ngoài nhà, o C t = (t n – t p )

● K thực : Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu, W/m 2 K

● : Hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che

• Kho một tầng được xây dựng tại Hải Phòng , chiều cao từ nền đến mép dưới trần: H

• Tường ngăn giữa các kho: 110mm

Bảng : Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu tường và mái

0,383 36 34 0 1 468,79 12381,04 phòng lợn ướp máy) lạnh

Mái 0,292 504 34,6 0 1 5092 b Tính tổng tổn thất lạnh do truyền qua kết cấu nền

Do hệ số cách nhiệt λ =0,047 < 1,163 nên nền của kho lạnh là nền cách nhiệt

+ Lượng lạnh mất mát qua nền được xác định như sau:

+ i : Là hệ số truyền nhiệt của dải nền thứ i, (Tính cho VL không cách nhiệt):

+ m: Hệ số hiệu chỉnh kể đến cách nhiệt của nền

+ K i CN : Là hệ số truyền nhiệt của dải nền thứ i (Tính cho vật liệu có cách nhiệt) + F i : Diện tích thuộc dải nền thứ i, m 2

Bảng 3.2: Tính tổng tổn thất lạnh qua nền của các phòng lạnh.

687,6 259,7 103,6 1047 55,8 c Tính tổng tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ mặt trời

● K thực : Hệ số truyền nhiệt thực của kết cấu bao che; (W/m 2 °K)

● F bx : Diện tích của kết cấu chịu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời; (m 2 )

Mỗi phòng lạnh chỉ tính toán dòng nhiệt do bức xạ mặt trời qua mái và một bức tường có tổn thất bức xạ lớn nhất, chẳng hạn như bức tường có hiệu nhiệt độ dư lớn nhất hoặc diện tích lớn nhất.

∆t bx : Hiệu nhiêt“đô “dư, đăc“ trưng cho ảnh hưởng của bức xạ măt“trời vào mùa h”, (°C)

(∆t bx Tra bảng 4-1_Trang 108_ Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi) Mái: Làm vât“liêu“ có màu sáng nên ta lấy ∆t bx = 16 (°C)

Tường: Bên ngoài quét vôi trắng, địa điểm xây dựng là Hải Phòng

Từ đó ta có bảng thống kê tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ măt“trời.

Bảng 3.3: Tính tổn thất lạnh mất mát để khử bức xạ mătLtrời.

Hướng Đông 0,383 108 7 d) Tổng tổn thất lạnh truyền qua kết cấu bao che

Bảng 3.4 :Tổng tổn thất nhiệt do kết cấu bao che

Q truyền nhiệt qua tường, mái Q truyền nhiệt qua nền

3.1.2 Tính tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm

= Q vp + Q bb (W) a Lượng lạnh mất mát để hạ nhiệt độ vật phẩm (Q vp )

● M vp : Lượng vật phẩm bảo quản trong 1 ngày đêm, (tấn/ngày).

● h đ , h c : Entanpy của vật phẩm ở trạng thái đầu và cuối, (kJ/Kg).

(Bảng 4.2 – Trang 110 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi) Thường thì: t đ = t N – (58)= 34,6 - 6,6 = 28; t c = t Tp = 0

VP : Đối với thực phẩm: (thường lấy theo dung tích của kho, E)

Với: E < 200 tấn→ M vp = 8 % E (tấn/ngày).

Do đó: Đối với phòng lạnh ta lấy M vp = 6 % E (tấn/ngày)

Vậy ta có bảng sau:

Bảng 3.5: Dòng nhiệt do vật phẩm tỏa ra

Q vp (W) (tấn) (tấn/ngày) ( o C) (kJ/kg) ( o C) (kJ/kg)

983,2 59 28 296,16 0 211,8 57607 b Lượng lạnh mất mát để hạ nhiệt độ bao bJ (Q bb )

● M bb : Khối lượng của bao bì, tấn/ngày

● C bb : Tỷ nhiệt của bao bì (kJ/kg o K)

: hệ số chuyển đổi từ t/24h sang kg/s

● t đ , t c : Nhiệt độ của bao bì trước và sau khi hạ nhiệt độ, o K Thường lấy: t đ = t N , t c = t T

+ Đối với phòng 1 ta bảo quản thịt nên bao bì bảo quản là bao bì kim loại:

C bb = 0,45 (kJ/kg.K) ; Lấy khối lượng bao bì m bb lấy bằng 30% khối lượng hàng nhập kho hay:

M bb = 30% M vp (tấn/ngày) + Đối với phòng lạnh 2 bảo nước giải khát nên bao bì là thủy tinh: C bb = 0,835(kJ/kg.K) ;

Ta lấy khối lượng bao bì m bb :

(Nhiệt dung riêng của bao bJ C bb tra Trang 113 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh - Nguyễn Đức Lợi).

Bảng 3.6 Dòng nhiệt do bao bJ tỏa ra Q bb

Vật M vp Loại C bb M bb t 1 phẩm (tấn/ngày) bao bì (kJ/kg.K) (tấn/ngày) ( o C)

0,45 17,7 34,6 lợn loại c, Tổng tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm:

Bảng 3.7 : Tổng tổn thất lạnh để bảo quản vật phẩm

3.1.3 Lượng lạnh mất mát do thông gió t 2 Q bb ( o C) (W)

● a: bội số tuần hoàn (số lần trao đổi không khí/một ngày đêm, lấy bằng lần/24h)

● V: thể tích buồng bảo quản cần thông gió,

: khối lượng riêng của không khí.

● entanpi của không khí ngoài và trong buồng, kJ/kg.

Do chỉ có phòng bảo quản thịt mới sử dụng thông gió nên ta có bảng sau:

Bảng 3.8 : Lượng lạnh mất mát do thông gió

3.1.4 Tính tổn thất lạnh mất mát do quá tr:nh vân< hành a) Dòng nhiêtLdo chiếu sáng buồng

● A: Nhiêt“lượng tỏa ra khi chiếu sáng 1m 2 diên“ tích buồng hay diên“ tích nền, (W/m 2 ) Buồng bảo quản: A = 1,2 (W/m 2 ); Buồng chế biến: A = 4,5(W/m 2 )

Bảng 3.9: Dòng nhiêtLdo chiếu sáng các phòng lạnh

1 Lạnh 504 1,2 604,8 b) Dòng nhiêtLdo người tỏa ra

● n: Số người làm viêc“ trong phòng lạnh (Phụ thuôc“ vào diên“ tích phòng lạnh)

● 350 (W/người).: Nhiêt“lượng do môt“người thải ra khi làm công viêc“ năng“ nhọc.

Bảng 3.10: Dòng nhiêtLdo người tỏa ra.

1 Lạnh 504 4 2016 c) Dòng nhiêtLdo các đôngL cơ điênL

● N: Công suất của đông“ cơ điên“ (kW) - được lấy theo thiết kế lắp đăt“ Khi không có số liệu cụ thể :

Phòng bảo quản lạnh: N = 1 ÷ 4 (kW).

(Phòng có diênL tích nhỏ lấy giá trị nhỏ, lớn lấy giá trị lớn)

● 1000: Hê “số chuyển đổi từ (kW) sang (W)

● : hiệu suất của động cơ = ( 85 ÷ 95)% (giáo trình KTL – thầy Nguyễn Văn Hùng)

Bảng 3.11: Dòng nhiêtLsinh ra do các đôngL cơ.

1 Lạnh 1 504 4 0,9 1814,4 d) Dòng nhiêtLkhi mở cửa

● B: Dòng nhiêt“riêng khi mở cửa; (W/m 2 ).

(Dòng nhiêt B phụ thuôcL vào diênL tích buồng và chiều cao buồng _Tra bảng 4-4Trang 117_ Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh –Nguyễn Đức Lợi).

Bảng 3.12: Dòng nhiêtLsinh ra khi mở cửa.

1 Lạnh 504 12 6048 e) Tổng tổn thất lạnh mất mát do quá trJnh vânL hành Q 4

Bảng 3.13 Tổng tổn thất nhiệt do vận hành

Tổng kết dòng nhiệt tải của thiết bị và máy nén

Q VH = Q CS + Q Người + Q ĐC + Q MC

Bảng 3.14: Tổng kết nhiệt tải của thiết bị và máy nén (W)

Q BC (Q1) Q BQ (Q2) Q VH (Q4) Q TB Q MN

CHỌN PHƯƠNG ÁN, TÍNH TOÁN CHU TRÌNH VÀ CHỌN MÁY NÉN 26 4.1 Chọn phương án

TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ

Thiết bị ngưng tụ

Công suất nhiệt của thiết bị ngưng tụ

Diện tích truyền nhiệt của thiết bị:

K :hệ số truyền nhiệt của thiết bị; với thiết bị ngưng tụ kiểu ống chùm nằm ngang Môi chất lạnh sử dụng freon R22, ta có: K = 700 w/m 2 K ( bảng 8.6 – trang 263

Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi )

: độ chênh nhiệt độ trung bình giữa môi chất lạnh và chất làm mát t t max t min tb t maxln t min t 2 t 1

2.3lg t k t 1 t k t 2 ==4,33 0 C Với t 1 ; t 2 là nhiệt độ nước vào và ra bình ngưng, ta có: t 1 = 34 0 C; t 2 = 37 0C ; t k là nhiệt độ ngưng tụ; t k = 38,5 0 C

= = 54,3 m 2 Với diện tích 54,3 m 2 dựa vào ( bảng 8.4: BJnh ngưng ống chùm nằm ngang, Freon - trang

253,Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh -Nguyễn Đức Lợi) ta chọn bình ngưng:

Các thông số kỹ thuật:

Diện tích bề mặt ngoài, (m 2 ) 63 Đường kính vỏ, (mm) 426

Thể tích không gian giữa các ống, (m 3 ) 0,2125

Thiết bị bay hơi

Các dàn bay hơi được đặt xung quanh phòng và dàn đều nhằm đảm bảo sự đồng đều của nhiệt độ bên trong phòng.

Năng suất yêu cầu chọn thiết bị :

TB : Tổng công suất nhiêt“của thiết bị.

Hệ số k được sử dụng để tính toán tổn thất năng lượng lạnh trên hệ thống, với giá trị cho hệ thống làm lạnh trực tiếp là k = 1,1 đến 1,05, do đó chọn k = 1,05 Hệ số b phản ánh thời gian làm việc của thiết bị trong một ngày, trong khi τ đại diện cho số giờ làm việc của thiết bị trong một ngày đêm, với giá trị τ dao động từ 20 đến 24 giờ.

Bảng 5.2: Bảng tính năng suất yêu cầu thiết bị đối với phòng lạnh

STT Phòng Q TB Qo TB Qo TB

Để đảm bảo nhiệt độ trong phòng, trước tiên cần chọn số lượng dàn bay hơi, sau đó xác định công suất của từng dàn bay hơi Công suất lạnh của từng phòng, từng dàn lạnh và số lượng dàn lạnh trong mỗi phòng được thể hiện qua bảng 5.3.

Bảng 5.3: Năng suất lạnh từng dàn

Khi lựa chọn dàn lạnh của hãng "CABERO", cần chú ý đến công suất lạnh, nhiệt độ bay hơi t0 và vật liệu làm cánh tản nhiệt.

Q chọn 1 dàn = ; (kW) ( t 0 = - 10 và môi chất sử dụng là R134A nên theo catalog trên F 1 = 0,9; Vật liệu làm cánh tản nhiệt dự định chọn lựa là nhôm (aluminum) nên F = 1→ Q= Q TB

Bảng 5.4: Công suất lạnh chọn

Công suất lạnh Công suất lạnh

Q dàn (kW) Q dàn (kW) chọn

Dựa vào catalogue của hãng CABERO ta có các thông số của dàn lạnh đã cho phòng lạnh như sau:

Khoảng cách giữa các cánh tản nhiệt 4 mm

Số quạt 1 Đường kính trong của quạt 50 mm

Thể tích một dàn 14,8 dm3

Tầm với gió 25 m Độ ồn 68 dB

Dòng điện vận hành quạt 1,3 A

Tần số dòng điện 50 Hz

Tính chọn tháp giải nhiệt

Chúng tôi lựa chọn số lượng tháp làm mát dựa trên số máy nén để đảm bảo thuận tiện trong việc vận hành và sửa chữa tháp giải nhiệt, đồng thời tối ưu hóa tính kinh tế trong quá trình sử dụng Cuối cùng, chúng tôi quyết định chọn một tháp làm mát.

Năng suất lạnh của hệ thống tháp làm mát nước là:

Q tháp = Q k / k = 164,6 / 0,8 = 205,8 (kW) Lưu lượng nước tuần hoàn qua tháp:

● Nhiệt dung riêng của nước, C = 4,18 (kJ/kg 0 C).

● ρ : Khối lượng riêng của nước, ρ = 1000 (kG/m 3 ).

● : Nhiệt độ nước ra và nước vào TBNT ( 0 C).

Từ các thông số: t N = 34,6 0 C, độ ẩm % ta tra được nhiệt độ ướt t ư = 30,8 0 C, có = 37 0 C, = 34

0C tra trên biểu đồ HJnh 8-29_ Trang 320 Sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, ta tra được k = 0,8

Tra bảng 8-22_ Trang 318_Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, ta chọn được tháp của hãng

RINKI_ kiểu FRK80 Với các thông số kĩ thuật thể hiện trong bảng sau:

Kích thước ống nối (mm) Quạt gió Mô tơ quạt

H D in out of dr fv m 3 /ph kW khô ướt dBA

H - Chiều cao tháp (cả mô tơ).

D – Đường kính ngoài của tháp. of – Đường chảy tràn. fv – Van phao.

Với tháp FRK25 lưu lượng định mức là 5.4 (l/s) cho 1 ton lạnh. in – Đường nước vào. out – Đường nước ra. dr – Đường xả. qs –Cấp nước nhanh.

Nguyên lý cấu tạo của tháp giải nhiệt:

1 Động cơ quạt gió; 2 Vỏ tháp; 3 Chắn bụi nước; 4.Dàn phun nước; 5.Khối đệm ; 6.Cửa không khí vào; 7.Bể nước; 8.Đường nước lạnh cấp để làm mát bình ngưng; 9.Đường nước nóng từ bình ngưng ra đưa vào dàn phun để làm mát xuống nhờ không khí đi ngược chiều từ dưới lên; 10. Phin lọc nước; 11.Phễu chảy tràn; 12 Van xả đáy; 13 Đường cấp nước với van phao; 14 Bơm nước.

PI – Áp kế ; TI – Nhiệt kế.

Tính chọn thiết bị hồi nhiệt

Dòng nhiệt thiết bị hồi nhiệt có thể xác định bằng công thức:

● Q hn : Dòng nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt, (W)

● h 1 , h 1’ : Entanpy của hơi vào và ra khỏi thiết bị hồi nhiệt.

● m : Lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống, m = 0,7 (kg/s).

● h 3 , h 3’ : Entanpy của dịch vào và ra khỏi thiết bị hồi nhiệt Q hn = 0,7 x 13 x 1000

Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị hồi nhiệt:

Hệ số truyền nhiệt k của thiết bị hồi nhiệt nằm trong khoảng 120 ÷ 180 (W/m 2 K).

Ta lựa chọn thiết bị hồi nhiệt của hãng SEC Heat Exchangers

Dựa vào catalogue của thiết bị hồi nhiệt ta chọn thiết bị hồi nhiệt model P.21.53.50

Bảng 5.9: Thông số thiết bị hồi nhiệt

STT Thiết bị hồi nhiệt model P.21.53.50

1 Loại Trao đổi nhiệt ngược dòng

2 Diện tích trao đổi nhiệt (m 2 ) 2

3 Đường kính ống cao áp (mm) 8

TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ

Tính chọn bơm máy cho hệ thống

Ta chọn máy bơm theo năng suất bơm.V(m 3 /s).

Công thức xác định năng suất bơm được tính như sau:

V : Năng suất của bơm, (m 3 /s). ρ n : Mật độ nước Lấy ρ n = 1000 (kg/m 3 ).

C n : Nhiệt dung riêng nước, (kJ/kg.K) Lấy C n =4,18 (kJ/kg.K). t nv , t nr :Nhiệt độ nước vào và ra khỏi TBNT; (t nv = 34 0 C; t nr = 37 0 C)

Q o : Năng suất lạnh của thiết bị ngưng tụ, Q o = Q k = 164,6 (kW).

( Tra bảng 10-6 – Bơm li tâm , trang 349 – Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi).

Với năng suất lạnh này ta chọn bơm li tâm: 4K-18a do Nga sản xuất có các thông số sau:

Bảng 6.3: Thông số máy bơm

Kí hiệu bơm Đường kính bánh Năng suất Cột áp H Hiệu suất Công suất trên công tác (mm) (m 3 /h) (bar) η(%) trục N (kW)

Kiểm tra bơm đã chọn theo áp lực cần thiết của bơm :

Công thức xác định áp lực cần thiết của bơm:

H b = ΔP ms + ΔP cb + ΔP NT + H hh + H td , m Trong đó: ΔP ms , ΔP cb – tổn thất áp lực do ma sát và tổn thất áp lực cục bộ

(giả thiết ΔP ms + ΔP cb = 3 m) ΔP NT – tổn thất áp lực do TBNT, ΔP NT = 0,18 bar = 0,18 x 10,19 = 1,83 (m H 2 O)

H hh – độ cao hình học từ điểm lấy nước đến mũi phun, H hh = 1,5 m H td – áp lực tự do ở mũi phun, lấy H td = 2m

Vậy: H b = 3 + 1,83 + 1,5 + 2 = 8,33 m = 0,82 bar Như trên ta đã chọn bơm li tâm 3K-9 có H = 2,8 bar => hợp lí.

Tính chọn thiết bị phin lọc

Phin lọc đường hơi trong hệ thống lạnh được lắp đặt trên đường ống hút trước máy nén, có nhiệm vụ lọc các tạp chất cơ học như cát, đất, mạt kim loại, gỉ sắt và vẩy hàn Thiết bị này giúp bảo vệ bề mặt xilanh máy nén và các clapee khỏi bị xước do tiếp xúc với các cặn bẩn rắn Phin lọc hơi có thể được bố trí trên ống đứng hoặc ống nằm ngang.

Phin lọc đường lỏng được lắp đặt trước van tiết lưu và các thiết bị tự động khác nhằm ngăn ngừa tắc nghẽn do bụi bẩn Đặc biệt, phin lọc dịch cần được đặt trên ống nằm ngang để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

- Phin lọc được chọn theo đường kính ống nối: D ô nối

Các loại van

Van một chiều là thiết bị chỉ cho phép môi chất di chuyển theo một hướng nhất định Theo quy định an toàn, tất cả các hệ thống lạnh cỡ trung gian và lớn đều cần lắp đặt van một chiều Van này được lắp trên đường ống đẩy của máy nén cao áp, nhằm ngăn chặn môi chất lỏng từ dàn ngưng quay trở lại máy nén.

- Van khóa, van chặn: dùng để khóa hoặc mở dòng chảy của môi chất lạnh khi bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lạnh.

Van tiết lưu màng cân bằng ngoài được sử dụng để cung cấp dịch cho thiết bị bay hơi, giúp duy trì sự ổn định và tránh hiện tượng ngập dịch trong máy nén cũng như tình trạng thiếu môi chất lạnh trong hệ thống lạnh Thiết bị này hoạt động tự động, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.

- Van an toàn: trong hệ thống lạnh lắp van an toàn để đề phòng các nguy hiểm xảy ra, thường lắp tại máy nén, bình chứa cao áp

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐƯỜNG ỐNG

Tính chọn đường ống dẫn môi chất lạnh

Để tối ưu hóa bố trí thiết bị, cần sắp xếp sao cho chiều chuyển động của MCL thuận dòng và đảm bảo chiều dài các đường ống là ngắn nhất Các ống có thể được lắp đặt men tường, ngầm trong mương, hoặc trong không gian của gian máy, với chiều cao ống tối thiểu là h ≥ 2,5 m.

Các đường ống cần được thiết kế với đường đi ngắn nhất để tối ưu hóa hiệu suất Trên đường dẫn lỏng, cần tránh tạo ra túi khí, trong khi trên đường dẫn khí, cần tránh túi lỏng, ngoại trừ túi dầu của máy lạnh freon Để đảm bảo dầu hồi về máy nén freon dễ dàng, tốc độ trong ống đứng phải đạt tối thiểu 8 ÷ 10 m/s và trong ống nằm ngang không dưới 6 m/s.

- Đường kính trong của ống được xác định theo công thức: d tr = 4 × m v 4 × m , (m). tt π×[ω] ρ×π×[ω]

: Đường kính trong của ống dẫn, (m). m : Lưu lượng khối lượng của chất lỏng, m = 0,79 (kg/s) ρ : Khối lượng riêng của môi chất, (kg/m 3 ). v : Thể tích riêng của môi chất lạnh, (m 3 /kg).

[ ] : Tốc độ cho phép của môi chất lạnh trong ống, (m/s).

Với môi chất lạnh R134A ta tra bảng 10-1_Trang 345 sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh_ Nguyễn Đức Lợi ta có :

BTL-KTL-Lê Văn Nam-139664 40 d tr tt

Tính toán chọn đường ống đẩy

Tính toán và chọn đường ống từ máy nén đến ống góp là rất quan trọng, bao gồm 4 đường ống chính Việc xác định đường kính trong và ngoài của các ống được thể hiện trong bảng dưới đây.

STT Đoạn ống m (kg/s) v (m 3 /kg) [ω ] (m/s) tt d tr (m)

Dựa vào sách "Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh" của Nguyễn Đức Lợi, trang 346, ta có bảng chọn lựa đường kính ống tiêu chuẩn cho ống thép.

STT Đoạn ống d tr ( mm ) chon 2 π×(d tr) (m/s)

4 HN→OG 0,039 40,5 0,92 40 b Tính chọn đường ống từ ống góp tới phòng lạnh.

Do sự khác biệt về công suất lạnh giữa các phòng lạnh và việc mỗi phòng được bố trí nhiều dàn lạnh, lượng môi chất lạnh tuần hoàn trong từng dàn lạnh cũng sẽ khác nhau Để xác định lượng môi chất lạnh tuần hoàn trong mỗi dàn, ta cần căn cứ vào số lượng dàn lạnh được bố trí trong phòng.

Đường kính ống dẫn môi chất lạnh cần được tính toán sao cho khi các dàn lạnh hoạt động ở công suất tối đa, ống dẫn vẫn có khả năng đáp ứng công suất lạnh của phòng Công suất lạnh của phòng lạnh được xác định dựa trên công suất lạnh của các dàn lạnh.

Bảng thống kê công suất lạnh của các phòng theo số dàn lạnh bố trí.

STT Tên phòng Số dàn Công suất lạnh 1 dàn (kW) Công suất lạnh max (kW)

1 Phòng lạnh 12 10,3 123,6 b Tính chọn đường ống từ ống góp tới phòng

- ) Công suất lạnh phòng là 123,6 (kW) nên:

-) Lượng môi chất tuần hoàn trên đoạn (ống góp → PL ) là: m 01 = = 0,73 (kg/s) -) Lượng môi chất tuần hoàn qua 1 dàn lạnh là: m 01 1 = = 0,06 (kg/s)

Căn cứ vào các thông số trên và v = 0,026 (m 3 /kg), [ω

] = 1 m/s ta có bảng tính toán sau: Bảng tính toán đường kính trong của các đoạn ống dẫn MCL

STT Đoạn ống m (kg/s) v (m 3 /kg) [ω

Bảng chọn đường kính ống trong và ngoài của các đoạn ống dẫn MCL

STT Đoạn ống d tr tt (m) d tr chon (mm) [ω] th =

STT Đoạn ống d tt d chon

[ω]th = 4×m×υ d y (mm) tr (m) tr π×(d chon tr ) 2

Tính toán chọn đường ống hút

Để tính toán đường ống từ TBHN về máy nén, ta sử dụng công thức $ d_{tt} = 4 \cdot m \cdot v \cdot \frac{1}{\pi} $, trong đó $ m $ là lượng môi chất lạnh trên đường ống hút về máy nén, với giá trị $ m = 0,79 \, (kg/s) $ Thể tích riêng của môi chất lạnh được lấy tại điểm 1’ trên chu trình, với giá trị $ v = 0,11 \, (m^3/kg) $.

[ : Vận tốc của MC chuyển động trên đường ống hút; [ω]

- ) Đường kính ống từ TBHN về máy nén

-) Dựa vào bảng đường kính ống tiêu chuẩn ta chon đường kính ống d chon = 125 (mm)

→ Vận tốc thực của MC chuyển động trong ống hút về máy nén là:

[] th = 7,1 (m/s). b, Tính chọn đường ống hút cho các đoạn còn lại.

Phương pháp tính toán đường kính ống đẩy dựa vào vận tốc chuyển động của MC và thể tích riêng của MCL tại điểm 1 trong chu trình.

- ) Căn cứ vào đó ta có bảng tính toán chọn đường kính ống hút cho kho lạnh như sau:

Bảng xác định đường kính ống hút qua các dàn lạnh ở phòng

STT Đoạn ống m (kg/s) v (m 3 /kg) [ω

STT Đoạn ống m (kg/s) v (m 3 /kg) [ ω ] (m/s) d tr tt

Bảng chọn đường kính ống trong và ngoài của các đoạn ống hút từ phòng lạnh

STT Đoạn ống d tr tt (m) d tr chon (mm) [ω] th =

Tiêu đề	Bài Tập Lớn Kỹ Thuật Lạnh
Tác giả	Lê Văn Nam
Người hướng dẫn	GVHD: Nguyễn Văn Hùng
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Lạnh
Thể loại	Bài tập lớn

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	826,04 KB