Đề tài Tìm hiểu thiết kế hệ thống lạnh tủ đông bán tiếp xúc năng suất 400kg/mẻ

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam có vị trí địa lý thuận lợi cho việc đánh bắt và nuôi trồng thủy sản phát triển, do đó yêu cầu phải phát triển các nhà máy đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cho công việc chế biến, cấp đông, bảo quản thủy sản một cách liên tục nhằm đem lại hiệu quả cao nhất. Trong những năm gần đây ngành thủy sản có nhiều chuyển biến tích cực đặc biệt trong lĩnh vực đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, do đó năng suất lao động ngày càng tăng, sản phẩm làm ra ngày càng nhiều mà nhu cầu tiêu thụ còn hạn chế đòi hỏi sản phẩm cần được phân phối phải được cấp đông và bảo quản trước khi ra thị trường tiêu thụ đặc biệt là sản phẩm tươi sống, chính vì vậy mà hàng loạt hệ thống lạnh ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường gần đây. Cấp đông là một trong những khâu của quá trình chế biến khá là quan trọng, là bước đầu quá trình bảo quản giữ sản phẩm làm cho sản phẩm không bị biến đổi chất lượng đem lại hiệu quả kinh tế cao. Do vậy tôi chọn đề tài thiết kế của mình là: “thiết kế hệ thống lạnh tủ đông bán tiếp xúc năng suất 400kg/mẽ”. Nội dung của đề tài bao gồm: Chương 1: Tổng quan hệ thống lạnh bán tiếp xúc. Chương 2: Xác định các thông số tính toán nhiệt tải. Chương 3: Kết quả tính toán. Chương 4: Tính toán chọn chu trình, chọn máy nén. Chương 5: Tính toán chọn thiết bị. Chương 6: Một số lưu ý khi lắp ráp hệ thống lạnh. Chương 7: Trang bị tự động hóa cho hệ thống lạnh và vận hành hệ thống Bài viết còn ít kiến thức thực tế nên có nhiều thiếu sót mong quý thầy cô đóng góp thêm nhiều ý kiến hơn nửa để bài viết hoàn thiện hơn. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH BÁN TIẾP XÚC Tổng quan về công nghệ cấp đông thủy sản đông lạnh. Khái niệm công nghệ cấp đông sản phẩm. - Công nghệ cấp đông thủy sản là hạ nhiệt độ sản phẩm xuống thấp. Làm chậm lại sự ươn hỏng và làm cho sản phẩm được tan giá sau thời gian bảo quản sản phẩm không bị biến đổi tính chất ban đầu của nguyên liệu tươi. - Cấp đông và bảo quản là 2 quá trình có tác dụng bảo vệ sản phẩm sau khi được chế biến và 2 quá trình này thường đi song song nhau. Quá trình cấp đông được gọi là quá trình lạnh đông sản phẩm. Quá trình lạnh đông sản phẩm thường được áp dụng đối với sản phẩm là thủy sản xuất khẩu. Thủy sản lạnh đông xuất khẩu thường rất quan trọng đối với các nước phát triển do giá thành sản phẩm cao như tôm lạnh đông, mang lại thu nhập cao kinh tế cao hơn so với các sản phẩm thủy sản tiêu thụ tại nội địa. - Quá trình kết tinh nước trong thực phẩm của quán trình làm đông. Khi hạ nhiệt độ của sản phẩm xuống dưới nhiệt độ quá lạnh, nước bắt đầu đóng băng. Do hạ nhiệt độ xuống thấp thì chuyển đọng nhiệt của các phân tử trong môii trường lỏng giảm và tăng cường chuyển động tương hỗ. Qúa trình này làm tăng khả năng kế thợp giữa các phân tử nước lại với nhau đêt tạo thành mầm tinh thể. Nếu tốc độ hạ nhiệt độ càng nhanh thì tinh thể được tạo ra càng mịn ít ảnh hưởng đến cấu trúc tế bào. Ngược lại nếu tốc độ hạ nhiệt chậm sẽ làm cho các tinh thể nước đá có kích thước lớn. Làm rách mang tế bào dẫn đến chất lượng sản phẩm giảm khi rã đông. Các dạng hình thức cấp đông. Có 3 phương pháp lạnh đông cơ bản áp dụng cho sản phẩm là thủy sản. 1. Lạnh đông bằng không khí (tủ đông bán tiếp xúc, đông gió). - Ở đây không khí lạnh được thổi liên tục qua sản phẩm. - Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là tính linh hoạt của không khí. Có thể thích ứng với hình dạng bất thường của sản phẩm. Nếu sản phẩm có hình dạng kích thướt thay đổi trong phạm vi rộng thì lạnh đông bằng không khí là biện pháp lựa chọn tốt nhất. Tuy nhiên nhờ tính linh động này mà nó thường gây khó khăn cho người sử dụng vì không thể biết được chính xác ứng dụng của nó do vậy hiệu quả kinh tế sẻ không cao. - Tốc độ dòng khí thổi 5m/s thường được áp dụng cho tất cả các hệ thống lạnh đông dạng không khí thổi. Tuy nhiên con số này có thể thay đổi vượt định mức được từ 10 - 15m/s và mang lại hiệu quả kinh tế cao. - Nhược điểm của phương pháp này là tốc độ dòng không khí thổi không đếu trên bề mặt sản phẩm. 2. lạnh đông tiếp xúc hay lạnh đông bằng đĩa (tủ đông tiếp xúc). - Được ứng dụng như lạnh đông block nhưng không có tính linh hoạt như dạng khí thổi. Thiết bị có thể là dạng đứng hoặc nằm ngang tùy theo cách xắp xếp của đĩa. Đĩa làm bằng nhôm, dạng cắt ngang, xếp thành hàng và chất lỏng làm lạnh sẻ đi qua nó. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra mặt trên và mặt dưới của nó. Quá trình lạnh đông được hình thành nhờ quá trình tiếp xúc trực tiếp giữa đĩa lạnh và sản phẩm. - kích thướt tối đa của sản phẩm ứng dụng trong phương pháp này thường là 1,07 mm x 535 mm. Tuy nhiên, kích cỡ của khối sản phẩm có thể thay đổi tùy theo sản phẩm và bề dày của khối sản phẩm có thể thay đổi dao động trong khoảng từ 25 đến 130 mm. Kích cỡ của khối sản phẩm được chọn lựa phụ thuộc vào loại cá đem đi lạnh đông. * Ảnh hưởng của mức độ tiếp xúc các bề mặt truyền nhiệt trong tủ đông tiếp xúc. - Mức độ tiếp xúc và khả năng truyền nhiệt từ thực phẩm vào dàn lạnh giảm do: + Nhiệt truyền qua nhiều lớp kim loại. + Các bề mặt tiếp xúc không phẳng. + Kích thước, hình dạng các khuôn đựng thực phẩm không đúng tiêu chuẩn. + Chiều cao khuôn và bề dày sản phẩm khác nhau. + Sự ép nén không đạt yêu cầu. - Biện pháp khắc phục: Để tăng khả năng truyền nhiệt của thực phẩm trong tủ đông tiếp xúc có thể áp dụng các biện pháp: + Thay khay đựng khuôn bằng khung ghép khuôn. + Dùng thép không rỉ làm khuôn. + Sử dụng các khuôn có kích thước phù hợp với sản phẩm trong khuôn, không để dư thể tích khuôn khi sản phẩm đã đóng băng. + Dùng nắp đậy khuôn phù hợp. + Đảm bảo lực ép nén đều và đủ cho dàn lạnh. 3. Lạnh đông dạng phun và ngâm thẩm thấu. Dạng thiết bị lạnh đông này ít được sử dụng rộng rãi trong công nghệ chế biến cá lạnh đông mà chỉ thường được sử dụng để lạnh đông các sản phẩm đặc biệt hoặc sản phẩm có giá trị kinh tế cao. Cấp đông dạng ngâm thẩm thấu. - Sử dụng phương pháp cấp đông dạng ngâm phải đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa bề mặt cá và môi trường lạnh đông để đảm bảo quá trình truyền nhiệt xảy ra được tốt. Môi trường lạnh đông thường sử dụng là dung dịch muối NaCl, có điểm eutectic là -21,20C. Để đạt được điểm lạnh đông này, nhiệt độ nước muối khoảng -150C được ứng dụng cho tiến trình lạnh đông. Trong suốt quá trình vận chuyển sản phẩm đến kho bảo quản, nhiệt độ sản phẩm phải được giữ ở mức càng thấp càng tốt. - Lạnh đông cá ngừ lớn trong dung dịch nước muối có thể kéo dài đến 3 ngày để đạt được quá trình lạnh đông hoàn toàn. Sử dụng thiết bị lạnh đông dạng khí thổi ở nhiệt độ càng thấp càng tốt từ -500C đến -600C, thời gian lạnh đông ít hơn 24 giờ. Lạnh đông trong dung dịch nước muối trước kia được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp lạnh đông cá, ngày nay phương pháp lạnh đông này đã được thay thế bằng phương pháp lạnh đông dạng khí thổi. Lạnh đông dạng phun (cấp đông băng chuyền). - Lạnh đông dạng phun cũng giống như lạnh đông dạng hỗn hợp trong ống sinh hàn. Tốc độ lạnh đông bằng phương pháp lạnh đông hỗn hợp trong ống sinh hàn rất nhanh nhờ sự tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm. Trong phương pháp này, hơi lạnh được phun vào sản phẩm và nhiệt tách ra làm thay đổi trạng thái môi trường lạnh. - Với phương pháp lạnh đông này oxyt carbon lỏng được phun trên sản phẩm ngang qua các ống trên băng tải, phía dưới có các vòi phun. CO sẽ thay đổi trạng thái khi ngang qua các vòi phun và hấp thụ một lượng nhiệt lớn. Kết quả làm cho sản phẩm lạnh xuống nhanh. Trong một số hệ thống, các lớp CO rắn (nước đá khô) được đặt nằm dưới băng tải và sản phẩm được đặt nằm phía trên. CO lỏng sau đó được phun trên đầu; sự thăng hoa của nước đá khô xảy ra ở nhiệt độ -780C, có thể làm lạnh đông xuống ít nhất -750C. Quá trình lạnh đông xảy ra trong những trường hợp này rất nhanh và sự mất dịch sẽ giảm xuống ít hơn 1%. - Trong trường hợp lạnh đông bằng N2 lỏng, khí hóa lỏng được phun lên sản phẩm thổi ngang qua băng tải đang chuyển động. Khí N2 đi ngược chiều với băng tải. Vì vậy cá nên được làm lạnh sơ bộ trước khi đưa đến phun N2 lỏng. Ở áp suất bình thường, nitơ lỏng sôi ở -1960C, vì vậy nó cần được làm lạnh sơ bộ xuống trong đường ống trước để tránh cho sản phẩm bị nức ra do quá trình làm lạnh xuống quá nhanh (tức thời). Sau khi phun, sản phẩm cần phải được để ổn định trước khi đưa ra khỏi băng tải của phòng lạnh đông. Điều này có thể do ảnh hưởng của sự chênh lệch nhiệt độ từ môi trường bên ngoài với nhiệt độ tâm sản phẩm để đưa đến trạng thái cân bằng. Sản phẩm sau khi đạt đến trạng thái cân bằng hoàn toàn được đưa đến phòng bảo quản lạnh. - Cả CO và N2 cũng có thể sử dụng trong phương pháp lạnh đông bằng khí thổi với thiết bị lạnh đông dạng xoắn ốc. Biến đổi của sản phẩm trong quá trình cấp đông. Nguyên tắc làm đông sản phẩm là: làm đông nhanh nhưng tan giá chậm. Biến đổi về hóa học. Biến đổi về hóa học xảy ra không đáng kể trong quá trình làm đông. Các phản ứng đặc trưng quá trình làm đông: - Phản ứng phân giải của glucozen tạo ra axitlactic sẽ làm cho pH của thực phẩm giảm. Phản ứng melanoidin: axitamin + đường khử →melanin có màu nâu đen. Triglyxerit ( thủy phân) → glyxerin + 3 axit béo tự do bị oxi hóa tạo ra các sản phẩm của phản ứng oxi hóa lipit có màu nâu tối, xấu, có mùi vô cùng khó chịu, có tính độc. Chú ý : + Trong thời gian làm đông phản ứng xảy ra vô cùng bé. + Nếu thời gian bảo làm đông dài thì về hóa học sản phẩm không bị hư hỏng nhiều, tuy nhiên đối với thịt thì mức độ biến tính protein tăng gây ảnh hưởng xấu đến thịt. Biến đổi về vật lý. - Sản phẩm khi xử lý xong được đưa đi làm đông. Trong quá trình cấp đông sản phâm bị co cứng lại làm cho mất đi hình dạng ban đầu của sản phẩm. - Khi nhiệt độ giảm đến 00C thì lượng nước tự do trong sản phẩm đóng băng. Nếu thời gian đóng băng chậm làm cho tinh thể nước đá lớn nên chèn ép màng tế bào làm rách vỡ màng tế bào. Mô trong tế bào chảy ra ngoài và làm cho chất lượng sản phẩm giảm đi. Nếu thời gian làm đông nhanh thì màng tế bào sẻ không bị rách và khi đó chất lượng sản phâm sẻ không bị biến đổi. Những biến đổi về hóa sinh. - Khi nhiệt độ hạ thấp dưới nhiệt độ thích hợp tới gần điểm băng thì hoạt động của enzyme bị giảm. - Khi nhiệt độ hạ xuống ≤ -80C: một số enzyme ngừng hoạt động, số còn lại hoạt động yếu. - Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -180C: hầu hết các enzyme ngừng hoạt động ngoại trừ enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân lipit và phản ứng oxi hóa lipit nhưng chúng hoạt động rất yếu. Những biến đổi về vi sinh. - Khi nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ thích hợp của vi sinh vật (vsv) nhưng chưa dưới điểm băng thì vsv bị ức chế, hoạt động yếu hơn. - Khi nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm băng thì nước đóng băng và nếu đóng chậm thì các tinh thể nước đá to có thể gây rách màng tế bào làm cho một số vsv bị chết, số còn lại rơi vào trạng thái không hoạt động hoặc hoạt động rất yếu. - Khi nhiệt độ hạ xuống ≤ -80C thì hầu hết các loài vi khuẩn ngừng hoạt động nhưng nấm mốc nấm men còn hoat động được. - Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -120C thì cả vi khuẩn, nấm mốc, nấm men ngừng hoạt động nhưng một số vi khuẩn chịu lạnh vẫn còn hoạt động được nên chưa an toàn. - Khi nhiệt độ hạ thấp ≤ -180C gần như không còn vsv nào còn hoạt động được nên khi cấp đông cho sản phẩm tới nhiệt độ bảo quản sản phẩm từ -18 ÷ -250C là được và vừa an toàn, vừa kinh tế. Những nhân tố ảnh hưởng tới sản phẩm trong quá trình cấp đông. Ảnh hưởng các yếu tố bên ngoài. - Môi trường: nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của sản phẩm bảo quản như nhiệt độ, độ ẩm, … làm ảnh hưởng đến các thiết bị và cấu trúc kho cấp đông hay tủ đông từ đó ảnh hưởng lên sản phẩm. - Cấu trúc kho lạnh đông: nếu cấu trúc kho cấp đông cách nhiệt và cách ẩm không tốt và cấu trúc không hợp lý thì kho sẽ lâu đạt nhiệt độ yêu cầu và chất lượng của sản phẩm sẻ giảm. - Chế độ vận hành máy lạnh: nếu vận hành không hợp lý làm cho hệ thống máy lạnh hoạt động không ổn định thời gian làm đông tăng lên sẽ làm cho sản phẩm bị giảm khối lượng và chất lượng nhiều. - Chất lượng: của hệ thống máy lạnh và chế độ bảo trì hệ thống lạnh cũng ảnh hưởng lớn đến sản phẩm cấp đông. - Thời gian cấp đông sản phẩm: thời gian cấp đông sản phẩm càng dài thì khối lượng và chất lượng sản phẩm sẽ bị giảm sút. 2. Ảnh hưởng của các yếu tố bên trong Để có sản phẩm có chất lượng tốt cần đảm bảo điều kiện bảo môi trường trong kho được ổn định theo đúng quy trình công nghệ đề ra như: - Nhiệt độ cấp đông: nhiệt độ cấp đông sản phẩm phải được lựa chọn trên cơ sở kinh tế và kỹ thuật. Nó phụ thuộc vào từng loại sản phẩm và thời gian cấp đông sản phẩm đó. Thời gian cấp đông càng lâu thì chất lượng sản phẩm càng thấp. nhiệt độ sản phẩm sau cấp đông tối thiểu phải bằng nhiệt độ bảo quản sản phẩm đó. Tránh hiện tượng sản phẩm bị sinh vật ôxi hóa làm hư hỏng sản phẩm. - Độ ẩm của không khí trong quá trình lạnh đông: độ ẩm của không khí trong kholạnh hay trong tủ đông có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm khi sử dụng. Bởi vì độ ẩm của không khí có liên quan mật thiết đến hiện tượng thoát ẩm trong sản phẩm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Do vậy tùy từng loại sản phẩm cụ thể mà ta chọn độ ẩm của không khí cho thích hợp. - Tốc độ không khí trong quá trình lạnh đông: không khí chuyển động trong kho lạnh hay trong tủ đông có tác dụng lấy đi lượng nhiệt tỏa ra của sản phẩm, nhiệt truyền vào do mở cửa, do người lao động, do máy móc thiết bị hoạt động trong kho lạnh đông. Ngoài ra còn đảm bảo sự đồng đều nhiệt độ, độ ẩm và hạn chế sự hoạt động của vi sinh vật trong kho lạnh. Tổng quan về tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc. Khái niệm tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc. Khái niệm tủ đông tiếp xúc. - Tủ cấp đông tiếp xúc được sử dụng để cấp đông các mặt hàng dạng Block. Tủ gồm nhiều tấm lắc cấp đông (freezer plates) bên trong, khoảng cách giữa các tấm có thể điều chỉnh được bằng ben thủy lực, thường dịch chuyển từ 50 đến 105 mm. Kích thước chuẩn của các tấm lắc là 2200L x 1250W x 22D (mm). Đối với tủ cấp đông lớn từ 2000 kg/mẻ trở lên, người ta sử dụng những tấm lắc lớn, có kích thước 2400L x 1250W x 22D (mm). Sản phẩm cấp đông được đặt trong các khay cấp đông sau đó sau đó đặt trực tiếp lên các tấm lắc hoặc lên các mâm cấp đông, mỗi mâm có 4 khay. Đặt trực tiếp khay lên các tấm lắc tốt hơn đặt lên các mâm vì hạn chế được nhiệt trở dẫn nhiệt. - Ben thủy lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ cấp đông. Piston và cần dẫn ben thủy lực làm bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Hệ thống có bộ phân phối dầu cho truyền động bơm thủy lực. Khi cấp đông, ben thủy lực ép các tấm lắc để cho các khay tiếp xúc hai mặt với tấm lắc. Quá trình trao đổi nhiệt nhờ dẫn nhiệt. Trong các tấm lắc chứa ngập dịch lỏng ở nhiệt độ âm sâu – 400C đến – 450C. - Theo nguyên lý cấp dịch, hệ thống lạnh tủ đông tiếp xúc có thể được cấp dịch bằng bình chống tràn hoặc cấp dịch nhờ bơm dịch. Ở trong hệ thống lạnh liên hoàn này tủ đông tiếp xúc được cấp dịch bằng bơm cấp dịch. Môi chất chuyển động vào các tấm lắc dưới dạng cưỡng bức do bơm tạo ra nên tốc độ chuyển động lớn. Trao đổi nhiệt nhờ đối lưu cưỡng bức nên hệ số trao đổi nhiệt lớn, thời gian cấp đông giảm. - Phía trên, bên trong tủ là cùm ben vừa là giá nâng các tấm lắc và là tấm ép khi ben ép các tấm lắc xuống. Để các tấm lắc không di chuyển qua lại khi chuyển động trên mỗi tấm lắc có gắn các tấm định hướng, các tấm này luôn tựa lên thanh định hướng trong quá trình chuyển động. Bên trong tủ còn có ống góp cấp lỏng và hơi ra. Do các tấm luôn di chuyển nên đường ống môi chất nối từ các ống góp vào các tấm lắc là các ống nối mềm bằng cao su chịu áp lực cao, bên ngoài có lưới Inox bảo vệ. - Khung sườn vỏ tủ được chế tạo từ thép chịu lực và gỗ để tránh cầu nhiệt. Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không gỉ, đảm bảo điều kiện vệ sinh thực phẩm. Vỏ tủ thường có kết cấu cửa tủ kiểu cửa cách có bản lề cách nhiệt bằng polyuretan, hai mặt bọc inox. Nhưng các tủ đông tiếp xúc trong hệ thống lạnh liên hoàn ở đây có kết cấu cửa kiểu cửa cuốn. Vật liệu làm cửa là nhựa mềm có thể cuốn vào một thanh cuốn khi thao tác xếp khay vào tủ và buông xuống làm kín không gian tủ trong quá trình cấp đông. Tấm lắc trao đổi nhiệt làm từ nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp xúc hai mặt. Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận hành. Khái niệm tủ đông bán tiếp xúc. - Về cơ bản tủ đông bán tiếp xúc giống như tủ đông tiếp xúc, ngoài ra có những điểm khác như sau: + Dàn lạnh gồm các tấm plate và các quạt 2 bên. + Không có ben thủy lực, các tấm plate đặt cố định. + Sản phẩm cấp đông đa dạng: thủy hải sản, thịt … Phân loại tủ đông tiếp xúc, bán tiếp xúc. Tủ đông tiếp xúc. - Có thể có nhiều cách chia nhưng phổ biến nhất là cách chia sau: + Tủ đông tiếp xúc áp lực thấp: áp lực tạo ra trên bề mặt tấm lắc, đạt 0.2 đến 0.3 kg/cm2. + Tủ đông tiếp xúc áp lực cao: áp lực tạo ra trên bề mặt tấm lắc, đạt 0.5 đến 0.7 kg/ cm2. Tủ đông bán tiếp xúc. - Có thể chia tủ đông bán tiếp xúc thành các loại sau: Chia theo năng suất. + Tủ đông bán tiếp xúc loại nhỏ: có năng suất < 500 kg/mẽ. + Tủ đông bán tiếp xúc loại trung bình: có năng suất từ 500 - 2000 kg/mẽ. + Tủ đông bán tiếp xúc loại lớn: có năng suất > 2000 kg/mẽ. Chia theo số lượng quạt. + Loại tủ đông có một quạt. + Loại tủ đông có nhiều quạt. Phương án thiết kế, chọn tủ đông bán tiếp xúc. - Để lựa chọn được tủ đông thiết kế cho hệ thống lạnh này ta cần biết những thông số cơ bản của việc chọn một tủ đông bất kỳ. Ví dụ: như năng suất lạnh, nhiệt độ làm việc, độ dày cách nhiệt, kích thướt tủ… Ngoài ra còn phải chú ý đến kinh phí, giá thành nửa. - Chọn tủ đông có 2 cách chọn lựa đó là: + Mua tủ đông của các công ty chế tạo sẵn. Tuy nhiên tính đa dạng và phong phú tủ đông bị hạnh chế do năng suất lạnh không đáp ứng đủ hoặc quá lớn so với yêu cầu của người sử dụng. + Tự thiết kế, chế tạo tủ đông nhờ vào các thông số (điều kiện) cho trước. Chương 2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ, PHƯƠNG PHÁP CHỌN TỦ ĐÔNG, TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CHO HỆ THỐNG LẠNH 2.1 Xác định các thông số thiết kế. 2.1.1 Xác định địa điểm lắp đăt tủ đông. - Tỉnh Sóc Trăng là nơi có ngành nuôi trồng thủy sản khá phát triển. Với dãi bờ biển dài 72km, với 3 của sông chính: Định An, Trần Đề, Mỹ Thanh. Vùng lãnh hãi thuộc địa phận Sóc Trăng khá rộng hình thành nhiều ngư trường với nguồn lợi thủy sản đa dạng và phong phú. - Đi cùng với kết quả khai thác hải sản tự nhiên tăng đều đặn, việc nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm sú đang phát triển mạnh ở các huyện ven biển với hơn 60 nghìn ha nuôi tôm các loại. Năm 2009 nghề nuôi tôm ở Sóc Trăng đạt hiệu quả khá cao với sản lượng 54 nghìn tấn tôm tạo nguồn nhiên liệu dồi dào. 2.1.2 Các thông số về địa lý và khí tượng tại nơi lắp đặt tủ đông bán tiếp xúc. - Về khí hậu ở đây cũng khá khắc nghiệt. nhiệt độ 2 mùa chênh lệch nhau cũng tương đối cao. Bảng 2.1 Thông số khí hậu tại Sóc Trăng Địa phương Nhiệt độ (0C) Độ ẩm (%) TB cả năm Mùa hè Mùa đông Mùa hè Mùa đông Sóc Trăng 26.8 35.9 19 77 80 2.1.3 Các thông số thiết kế bên trong tủ đông bán tiếp xúc. Năng suất: 400 kg/mẻ Thời gian cấp đông cho mỗi mẻ: 1,5 giờ Nhiệt độ không khí trong tủ: t = - 35oC Sản phẩm: Tôm, cá ( qua chế biến ) Môi chất lạnh: NH3 Phương pháp cấp đông: cưỡng bức gió bằng quạt Kiểu cấp đông: Kiểu tiếp xúc trực tiếp 1 mặt Nhiệt độ sản phẩm vào cấp đông: + 10oC Nhiệt độ sản phẩm cuối quá trình cấp đông : - 20oC 2.2 Phương pháp chọn tủ đông. Tự thiết kế, chế tạo tủ đông nhờ vào các thông số (điều kiện) cho trước. Tính toán thiết kế tủ đông bán tiếp xúc. Vỏ tủ làm bằng Inox, kích thước tủ phụ thuộc vào cấu tạo các thiết bị bên trong buồng: - Khay cấp đông: Được làm bằng nhôm tấm dày 2mm hoặc Inox, có đục lỗ trên bề mặt khay nhằm tạo được sự lưu thông gió dễ dàng, khay được thiết kế phù hợp với loại sản phẩm cấp đông như tôm, cá, mực... Mỗi khay cấp đông chứa được 2kg sản phẩm, kích thướt tiêu chuẩn mỗi khay là: + Loại 2 kg tiêu chuẩn. + Kích thước phủ bì : 290L x 210W x 60H (mm) + Vật liệu: Nhôm tấm dày 2mm. - Tấm plate: được làm bằng Inox, dùng để đỡ khay cấp đông bên trong tủ đông. Tấm plate có kích thước tiêu chuẩn như sau: 2200L x 1250W x 22H (mm ). Khoảng cách giữa các khay được bố trí hợp lý nhằm tăng khả năng lưu thông gió. Mỗi tấm plate bố trí được 30 khay cấp đông. Vậy mỗi giá chứa được : 30 x 2 = 60 kg sản phẩm. Với tủ đông gió năng suất 400 kg/h ta cần 400 : 60 = 6.6 (giá đỡ) Chọn số giá đỡ = 7 (giá đỡ). Tính toán bố trí khay cấp đông trên tấm plate. Số khay bố trí theo bề rộng tấm plate: chọn n = 5 khay Khoảng cách giữa các khay là: a = (mm) Số khay bố trí theo bề dài tấm plate: n’= 6 khay Khoảng cách giữa các khay là: b = (mm) Hình 2.1 Sơ đồ bố trí khay cấp đông 2.2.3 Tính toán kích thướt tủ đông. chiều cao tủ đông: h + Tổng chiều cao tấm plate: h1 = 22 x 7 = 154 (mm) + Tổng khoảng cách hai tấm plate: h2 = 60 x 6 + 100 x 6 = 960 (mm) + Khoảng cách từ tấm plate trên cùng tới trần: h3 = 500 (mm) + Khoảng cách từ tấm plate dưới cùng tới nền: h4 = 500 (mm) Vậy chiều cao của buồng là h = h1 + h2 + h3 + h4 = 960 + 154+ 2 x 500 = 2114 (mm) Chiều rộng tủ đông: w + Chiều rộng của tấm plate: 1250 (mm) + Ta lấy khoảng cách từ tấm plate về 2 bên là: 270 (mm) Vậy chiều rộng tủ đông là: w = 1250 + 2 x 270 = 1790 (mm) Chiều dài tủ đông: l + Chiều dài của tấm plate là : 2200 (mm) + Từ ống góp dàn lạnh ta lấy rộng sang 2 bên 800 (mm) để lắp đặt quạt dàn lạnh, các van chặn, đường ống, các thiết bị khác ... Vậy chiều dài tủ đông: l = 2200 + 800 x 2 = 3800 (mm) Cấu trúc xây dựng và tính chiều dày cách nhiệt của tủ đông bán tiếp xúc. 1. Cấu trúc xây dựng. Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm các lớp: + Lớp cách nhiệt poly - urethane được chế tạo theo phương pháp rót ngập, có mật độ 4042 kg/m3, có hệ số dẫn nhiệt = 0,018 0,02 W/m.K, có độ đồng đều và độ bám cao. + Hai mặt được bọc bằng Inox dày 0,6 mm. Bảng 2.2 Bảng thông số vật liệu cách nhiệt STT Lớp vật liệu Độ dày (mm) Hệ số dẫn nhiệt (W/m.K) 1 Lớp Inox 0,6 22 2 Lớp poly urethane 0,018 0,02 3 Lớp Inox 0,6 22 + Khung sườn vỏ tủ được chế tạo từ thép chịu lực và gỗ để tránh cầu nhiệt. Để tăng tuổi thọ cho gỗ người ta sử dụng loại gỗ satimex có tẩm dầu. + Vật liệu bên trong tủ làm bằng thép không rỉ Inox, đảm bảo điều kiện vệ sinh thực phẩm cho hàng cấp đông. 2. Xác định chiều dày cách nhiệt. Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k: k = ,W/m2.K [3] Ta có thể tính được chiều dày lớp cách nhiệt : [3] Trong đó : : độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, m : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K k : hệ số truyền nhiệt, W/m2.K : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới tủ cấp đông, W/m2.K : hệ số toả nhiệt của vách tủ cấp đông vào tủ cấp đông, W/m2.K = 23,3 W/ m2.K [3] = 10,5 W/ m2.K [3] k = 0,19 W/ m2.K [3] : Bề dày của lớp vật liệu thứ i, m : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/m.K Vậy ta có : = = 0,02 = 0,1014 m. Ta chọn chiều dày cách nhiệt là : = 110 mm Lúc đó ta có hệ số truyền nhiệt thực là : kt = = 0,176 (W/m2.K) 3. Tính kiểm tra đọng sương. ks = 0,95 x [3] Trong đó : t1: Nhiệt độ không khí bên ngoài 0C t2 : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông 0C tS : Nhiệt độ đọng sương 0C Thì nhiệt độ vào mùa hè ở Sóc Trăng là: t1= 35.90C [3] Độ ẩm là : = 77% [3] Ta tra đồ thị i-d Ta sẽ tìm được : Nhiệt độ đọng sương tS = 310C Nhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 32.10C Mặt khác ta có: Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông là t2 = -350C Do đó: ks = 0,95. 23,3 (W/m2.K) Ta thấy kt = 0,176 < 1,52 = ks (W/m2.K) Như vậy vách ngoài không bị đọng sương. Vậy: Chiều cao phủ bì tủ đông là: H = h + 2= 2114 + 2 x 110 = 2338 (mm) Chiều rộng phủ bì tủ đông là: W = w +2= 1790 + 2 x 110 = 2010 (mm) Chiều dài phủ bì tủ đông là L = l + 2= 3800 + 2 x 110 = 4020 (mm) 2.3 Tính toán nhiệt tải cho hệ thống lạnh. 2.3.1 Mục đích của việc tính nhiệt tải cho tủ đông. - Tính nhiệt kho lạnh là tính toán các dòng nhiệt từ môi trường bên ngoài đi vào kho lạnh. Đây là dòng nhiệt tổn thất mà máy lạnh phải có đủ công suất để thải nó ra môi trường bên ngoài đảm bảo sự chênh lệch sự ổn định giữa buồng lạnh và môi trường không khí bên ngoài. - Mục đích cuối cùng của việc tính toán nhiệt kho lạnh là để xác định năng suất lạnh để chọn máy nén và thiết bị. Dòng nhiệt tổn thất vào kho lạnh được xác định theo biểu thức Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , (W) [3] Trong đó : Q1 : Dòng nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che. Q2 : Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra trong quá trình xử lý. Q3 : Dòng nhiệt tổn thất do thông gió buồng lạnh : Q3 = 0. Q4 : Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành. Q5 : Dòng nhiệt khi sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp : Q5 = 0. Đặc điểm của dòng nhiệt là chúng thay đổi liên tục theo thời gian. Do vậy năng suất lạnh của hệ thống được thiết kế theo phụ tải nhiệt lớn nhất Q ta ghi nhận ở thời điểm nào đó trong cả năm. 2.3.2 Tính nhiệt tải tủ đông. 1. Dòng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài. Q = Q+ Q , (W) Trong đó : Q: Dòng nhiệt qua tường, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ Q : Dòng nhiệt qua tường, trần do bức xạ mặt trời Tính Q. Q= k x F x (t- t) , (W) [3] Trong đó : k:Hệ số truyền nhiệt thực tế qua kết cấu bao che đã xác định F :Diện tích bề mặt của kết cấu bao che t: Nhiệt độ bên ngoài phòng t= 35.9°C t: Nhiệt độ bên trong phòng t= -35°C Theo tính toán ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là : Chiều cao phủ bì tủ đông là: H = h + 2= 2114 + 2 x 110 = 2338 (mm) Chiều rộng phủ bì tủ đông là: W = w +2= 1790 + 2 x 110 = 2010 (mm) Chiều dài phủ bì tủ đông là L = l + 2= 3800 + 2 x 110 = 4020 (mm) Lúc đó ta có: F = 2F1 + 2 F2 + 2F3 Trong đó : 2F1: Diện tích bề mặt trần và nền của tủ, m2 2F2 : Diện tích bề mặt trước và sau của tủ, m2 2F3 : Diện tích hai mặt bên của tủ , m2 ==> F = 2 ( F1 + F2 + F3) = 2 ( 4.02 x 2.01 + 4.02 x 2.338 + 2.338 x 2.01) = 44.36 m2 Vậy : Q1 = kt x F x ( t1 – t2 ) , (W) = 0.176 x 44.36 x ( 35.9 – ( -35) ) = 553.56 , (W) Tính Q : Do tủ đặt trong phòng nên không bị bức xạ mặt trời rọi qua: Q= 0 Vậy : Q1= 0.554 , (KW) 2. Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra. Q=Q+ Q [3] Trong đó: Q: Lượng nhiệt cấp cho sản phẩm. Q : Lượng nhiệt cấp cho bao bì. Lượng nhiệt cấp cho sản phẩm. Q= G.(i¢- i¢¢)/t Với : i¢: Entanpi của sản phẩm trước khi gia lạnh. i¢¢: Entanpi của sản phẩm sau khi gia lạnh. Do sản phẩm trước khi đưa vào tủ cấp đông đã được làm lạnh ở kho chờ đông, nên nhiệt độ sản phẩm đầu vào sẽ là t1 = 100C. Nhiệt độ trung bình đầu ra của các sản phẩm cấp đông là t2 = -200C. Ta có: i¢= 301,0 KJ/Kg [3] i¢¢= 0 KJ/Kg t: thời gian cấp đông t =1.5h. G= 400 kg :khối lượng sản phẩm. Vậy: Q=(KW) Lượng nhiệt cấp cho bao bì. Lượng nhiệt cấp cho bao bì bao gồm các tấm plate và các khay nhôm Q=(M.C+M. C)(t¢-t²)/t [3] Với: t¢ : nhiệt độ trước khi làm lạnh của bao bì 10°C t² : nhiệt độ sau khi làm lạnh của bao bì -20°C C=0,22kcal = 0,921kj/kg : Nhiệt dung riêng của nhôm r = 2670 kg/m, Khối lượng riêng của nhôm M=Vplate.r Mà: Vplate = 2.2 x 1.25 x 0.022 = 0.0605 , (m3) Þ M = 7 x (2.2 x 1.25 x 0.022) x 2670 = 1130.75 (kg) Số khay trên 1 tấm plate là 30 khay mỗi khay chứa 2 kg sản phẩm Mkhay=Vkhay x r Vkhay= 0.29 x 0.21 x 0.06 x 0.5 = 1.827x10-3 , (m3) Þ Mkhay= 3.654x10-3 x 30 x 7 x 2670 = 1024.5 , (kg) Do đó lượng nhiệt cấp cho bao bì: Q=(1130.75 x 0,921 + 1024.5 x 0,921)(10 - 20)/1.5 x 3600 = Q=11.03 , (KW) Vậy lượng nhiệt cấp cho bao bì và sản phẩm là: Q= Q+ Q = 22.3 + 11.03 = 33.33 , (KW) 3. Tổn thất nhiệt do thông gió. Tủ đông bán tiếp xúc không có thông gió nên Q=0 4. Tổn thất do vận hành Q=Q+Q+Q+Q(KW) Tổn thất do chiếu sáng tủ. Q= 0 Dòng nhiệt do người toả ra. Q= 0 Dòng nhiệt do các động cơ điện. Q43 = 1000 x N (W) Với: N công suất của động cơ điện (KW). 1000 hệ số chuyển đổi từ KW ra W. Trong tủ đông gió có 4 quạt được bố trí 2 bên công suất mỗi quạt 0,15 (KW). Vậy: N = 4 x 0.15 = 0.6 ,(KW) Þ Q43=1000 x 0.6 = 600 ,(W) Dòng nhiệt do mở cửa. Q= B x F (W) B: dòng nhiệt tổn thất khi mở cửa Tra bảng: [3] B = 32 , (W/m2) F : Diện tích nền tủ F=2.01 x 4.02 = 8.08 , (m) Þ Q= 32 x 8.08 = 258.57 , (W) Vậy: Q4= 3120 + 258.57 = 3378.57 W = 3.38 , (KW) 5. Tổn thất nhiệt do hoa quả hô hấp. Sản phẩm là thịt cá nên Q5 = 0. Chương 3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 3.1 Kết quả về tủ đông. - Các kết quả tính toán và kết quả chọn được trình bày ở bảng 3.1 sau: Bảng 3.1 kết quả tính toán tủ đông bán tiếp xúc. Kết quả tính toán Kết quả chọn Chiều dài tổng thể tủ đông (mm) 4020 Chiều rộng tổng thể tủ đông (mm) 2010 Chiều cao tổng thể tủ đông (mm) 2338 Số lượng tấm plate sử dụng 7 Số khay sử dụng 210 Số quạt sử dụng 4 - Kết cấu cách nhiệt tủ bao gồm như sau: Bảng 3.2 Giá trị tính toán và chọn của kết cấu cách nhiệt. Kết quả tính toán Kết quả chọn Chiều dày cách nhiệt 101.4 mm Chiều dày cách nhiệt chọn 110 mm Hệ số truyền nhiệt chọn k = 0.19W/m2K Hệ số truyền nhiệt thực k= 0.176W/m2K - Lý do chọn: + Để đảm bảo kho được cách nhiệt, cách ẩm tốt cho tủ đông. + Đảm bảo năng suất lạnh cho tủ đông. 3.2 Tổng kết nhiệt tải. Kết quả tính toán của các thành phần nhiệt được trình bày ở bảng 3.3. Bảng 3.3 Giá trị tính toán nhiệt tải. Các thành phần nhiệt Giá trị tính toán,W Tổng, W * Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che Q1 + Dòng nhiệt qua tường bao, trần, nền do chênh lệch nhiệt độ Q11. + Dòng nhiệt qua tường bao, trần, do ảnh hưởng của bức xạ Mặt trời, Q12. 553.56 0 553.56 * Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra Q2. + Dòng nhiệt do chính sản phẩm toả ra Q21 + Dòng nhiệt do bao bì mang vào Q22 22300 11030 33330 * Dòng nhiệt từ bên ngoài do thông gió buồng lạnh Q3 . 0 0 * Dòng nhiệt do vận hành Q4 . + Dòng nhiệt do đèn chiếu sáng Q41. + Dòng nhiệt do người làm việc trong kho Q42. + Dòng nhiệt do động cơ điện Q43. + Dòng nhiệt do mở cửa Q44. 0 0 600 3378.57 3978.57 * Dòng nhiệt từ sản phẩm toả ra khi sản phẩm hô hấp Q5 . 0 0 Tổng các thành phần nhiệt Q Q = 37862.13 3.3 Phụ tải nhiệt cho và thiết bị máy nén. 3.3.1 Phụ tải nhiệt cho thiết bị. - Tải nhiệt cho thiết bị là tải nhiệt dùng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết của thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong kho trong những điều kiện bất lợi nhất, người ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các nhiệt tải thành phần có giá trị cao nhất. Công suất yêu cầu của thiết bị bao giờ cũng phải lớn hơn công suất máy nén, phải có hệ số dự trữ nhằm tránh những biến động có thể xảy ra trong quá trình vận hành. Vì thế tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt. QoTB = Q1 + Q2 +Q3 + Q4 + Q5 = 37.86 , (kW). - Tải nhiệt thiết bị bay hơi cũng là cơ sở để xác định tải nhiệt các thiết bị khác. 3.3.2 Phụ tải nhiệt cho máy nén. - Tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phần nhưng tùy theo từng loại kho lạnh mà ta có thể lấy một phần của tải nhiệt đó. - Do các tổn thất nhiệt trong kho lạnh không đồng thời xảy ra nên công suất nhiệt yêu cầu thực tế sẽ nhỏ hơn tổng các tổn thất nhiệt, để tránh lựa chon máy nén có công suất lạnh quá lớn, tải nhiệt của máy nén cũng được tính toán từ tất cả các tải nhiệt thành phần, nhưng đối với kho bảo quản sản phẩm thuỷ sản đông lạnh thì lấy 80%Q1, 100% Q2, 75%Q4. Từ đó ta có phụ tải nhiệt máy nén. QMN = 80%Q1 + 100% Q2 + 75%Q4 = = 0.80 x 553.56 + 1 x 33330 + 0,75 x 3978.57 = = 36756.77 , (W) Năng suất lạnh của máy nén được xác định theo biểu thức. Qo = , (W) Trong đó: k-là hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh. Chọn k = 1,1 b-là hệ số thời gian làm việc. Chọn b = 0,9 Vậy: Qo = 44.79 ,(kW) - Phụ tải nhiệt của máy nén được thể hiện ở bảng 3.4 Bảng 3.4. Phụ tải nhiệt của máy nén. Tải nhiệt cho thiết bị Phụ tải nhiệt máy nén Năng suất lạnh Q = 37.86 kW Q = 36.76 kW Qo = 44.79 kW - Lý do chọn: + Để đảm bảo cho máy nén và thiết bị hoạt động một cách tốt nhất đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và an toàn nhất. + Đảm bảo cho máy nén và thiết bị đáp ứng được tốt nhất với những thay đổi bất lợi nhất của môi trường. + Để đảm bảo cho máy nén đáp ứng được với sự thay đổi tải do có sự thay đổi về loại hàng hóa và số lượng của nó. Chương 4 TÍNH TOÁN CHỌN CHU TRÌNH LẠNH TÍNH TOÁN CHỌN MÁY NÉN 4.1 Sơ đồ hệ thống lạnh. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh được trình bày ở hình 4.1. 4.2 Các thông số làm việc của hệ thống. Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng 4 nhiệt độ sau. + Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0. + Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh tk. + Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql. + Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt ) tqn. 4.2.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh. - Phụ thuộc vào nhiệt độ buồng lạnh. - Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau : to = tb - to ,(oC) Trong đó: tb : Nhiệt độ tủ cấp đông tb = - 35 , (0C) to : hiệu nhiệt độ yêu cầu ,(oC) Theo sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh ta có: Chọn: to = 9 ,(oC) Vậy ta có: to = -35 – 9 = -44 , (oC) 4.2.2 Nhiệt độ ngưng tụ. - Nhiệt độ ngưng tụ của hơi môi chất lạnh phụ thuộc vào môi trường làm mát và nhiệt độ của chất tải nhiệt chạy qua thiết bị ngưng tụ. - Thiết bị ngưng tụ của hệ thống lạnh có tác nhân làm mát là nước lấy từ nguồn nước ngầm qua hệ thống xử lý được tuần hoàn khép kín qua tháp giải nhiệt. - Nhiệt độ ngưng tụ được xác định theo biểu thức: tk = tw2 + Dtk ,(0C) Trong đó: tw2 - là nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng ,(0C). Dtk - là hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu ,( 0C). - Chọn nhiệt độ ngưng tụ thực ra là một bài toán tối ưu về kinh tế và kỹ thuật, để đạt giá thành một đơn vị lạnh là nhỏ nhất, nếu hiệu nhiệt độ ngưng tụ nhỏ, nhiệt độ ngưng tụ thấp, năng suất lạnh tăng nhưng phải tăng chi phí cho điện năng chạy bơm nước giải nhiệt.... - Dtk = ( 3 ¸ 5 )0C có nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra từ 3 ¸ 5 0C. Chọn Dtk = 4 (0C). - Nhiệt độ nước đầu vào, đầu ra chênh lệch nhau( 2 ¸ 6) 0C phụ thuộc vào kiểu thiết bị ngưng tụ. tw2 = tw1 + (2 ¸ 6) 0C. Với: tw1 là nhiệt độ nước vào bình ngưng. - Thiết bị ngưng tụ trong cụm máy là thiết bị ngưng tụ ống trùm vỏ bọc nằm ngang nên chọn Dtw = 5 0C. - Nhiệt độ nước vào bình ngưng phụ thuộc vào điều kiện môi trường. tw1 = tư +( 3¸ 4) ,(0C). Với: tư - là nhiệt độ bầu ướt. tư = 32.1 ,(0C). vậy: tw1 = tư +( 3¸ 4) = 32.1 + 3 = 35.1 ,(0C). tw1 = 35.1 ,(0C). tw2 = 35.1+ 5 = 40.1 ,(0C). tk = 40.1 + 4 = 44.1 ,(0C). 4.2.3 Nhiệt độ quá nhiệt (tqn). - Nhiệt độ quá nhiệt là nhiệt độ của hơi môi chất trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất. - Mục đích của việc quá nhiệt hơi hút là để bảo vệ máy nén tránh không hút phải lỏng. Tuỳ từng loại môi chất và máy nén mà có nhiệt độ quá nhiệt khác nhau. - Đối với máy lạnh frêon, do nhiệt độ cuối tầm nén thấp nên độ quá nhiệt hơi hút có thể chọn cao khoảng (20 – 25) 0C. Còn với môi chất NH3 độ quá nhiệt khoảng (10 ¸15), 0C. Chọn: Dtqn = 10 ,(0C). Nên: tqn = to + (tqn = - 44 + 10 = -34 ,(0C). 4.2.4 Nhiệt độ quá lạnh (tql). - Là nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu. Nhiệt độ quá lạnh càng thấp thì năng suất lạnh càng cao. - Sự quá lạnh lỏng được thực hiện trong thiết bị ngưng tụ tql = tk - Dtql ,(0C). Trong đó : Tk : nhiệt độ ngưng ,(0C). Tk = 44.1 ,(0C). Dtql = ( 3 5) chọn Dtql = 5 ,(0C). Thay vào ta có : tql = 44.1 - 5 = 39.1 ,(0C). Chọn: tql = 39.1 ,(0C). Bảng 4.1 Các thông số của chu trình Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh, t0 (0C) Nhiệt độ ngưng tụ tk (0C) Nhiệt độ quá nhiệt tqn (0C) Nhiệt độ quá lạnh tql (0C) - 44 44.1 -34 39.1 4.3 Sơ đồ chu trình lạnh của hệ thống. 4.3.1 Các thông số ban đầu. Môi chất lạnh: NH3 Nhiệt độ sôi môi chất: t0 = - 44 (°C) Áp suất bay hơi môi chất: p0 = 0,57 (bar) Nhiệt độ ngưng tụ: tk = 44.1(°C) Áp suất ngưng tụ: pk = 17.35 (bar) Áp suất trung gian: ptg =(bar)®ttg = - 8 (°C) Tỉ số nén: p = p >12 chọn máy nén 2 cấp dùng NH3, 2 tiết lưu, bình trung gian có ống xoắn 4.3.2 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị. Sơ đồ nguyên lý : (Hình 4.3). NCA : Nén cao áp. NHA : Nén hạ áp. BTG : Bình trung gian có ống xoắn. TL1 : Van tiết lưu 1. TL2 : Van tiết lưu 2. NT : Thiết bị ngưng hơi. Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống BH : Dàn bay hơi. Sơ đồ chu trình. Hình 4.4 Đồ thị T-s Hình 4.3 Đồ thị lgP-i 4.3.3 Nguyên lý hoạt động của chu trình. - Hơi môi chất sau khi ra khỏi dàn bay hơi thì bị quá nhiệt trên đường ống, hơi được máy nén hạ áp hút về và nén từ trạng thái 1 có áp suất p0 và nhiệt độ tqn lên trạng thái 2 có áp suất ptg và nhiệt độ t2. Sau đó đẩy vào bình trung gian có ống xoắn, miệng ống đẩy được sục xuống dưới mức lỏng. Do đó hơi được làm mát xuống đến trạng thái bão hoà 3. Hơi ở trạng thái 3 được máy nén cao áp hút về và nén đoạn nhiệt lên trạng thái 4 có áp suất pk, rồi được đẩy vào thiết bị ngưng tụ lại thành lỏng. Lỏng môi chất sau thiết bị ngưng tụ chia làm 2 phần. Một phần nhỏ qua tiết lưu thứ nhất vào bình trung gian để làm mát hơi hút về máy nén cao áp đến trạng thái bão hoà khô. Còn ống chính được đẩy qua ống xoắn của bình trung gian được làm quá lạnh đến trạng thái 6. Sau đó được qua van tiết lưu 2 xuống áp suất p0 để cấp cho giàn bay hơi. Trong thiết bị bay hơi lỏng môi chất bay hơi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Hơi hình thành trong giàn bay hơi được máy nén hạ áp hút về, như vậy vòng tuần hoàn môi chất được khép kín. 4.3.4 Các quá trình nhiệt trong chu trình. 1’-1 : quá nhiệt hơi hút hạ áp tại dàn lạnh. 1-2 : nén đoạn nhiệt cấp hạ áp. 2-3 : làm mát hoàn toàn trong bình trung gian. 3-4 : nén đoạn nhiệt cấp cao áp. 4-5’ : ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt trong bình trung gian. 5’-5 : quá lạnh lỏng trước van tiết lưu TL ( tại dàn ngưng). 5-7 : quá trình môi chất lỏng tiết lưu đẳng entanpi qua van TL1 Vào bình trung gian; phần hơi có entanpi là i3 được hút về máy nén cao áp. 5’-6 : quá lạnh lỏng đẳng áp trong ống xoắn bình trung gian. 6-9 : quá trình tiết lưu đẳng entanpi từ pk về p0 qua VTL2. 9-1’ : Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh . 4.3.5 Trạng thái nhiệt các điểm trong chu trình. 1’: hơi bão hoà : t1’= t0 ; p1’=p0. 1 : hơi quá nhiệt : p1= p0. 2 : hơi quá nhiệt : p2 = ptg. 3 : hơi bão hoà : p3 = ptg : t3 = ttg. 4 : hơi quá nhiệt : p4= pk. 5’: lỏng bão hoà. 5 : lỏng sau quá lạnh tại thiết bị ngưng tụ. 6 : lỏng sau quá lạnh tại bình trung gian. 7 : hơi ẩm bão hoà sau khi qua tiết lưu TL1. 8 : lỏng bão hoà trong bình trung gian. 9 : hơi ẩm sau khi qua van tiết lưu TL2. 4.3.6 Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn. 1. Tính toán tham số nhiệt của các điểm trong chu trình. Bảng 4.2 Bảng thông số trạng thái môi chất trong hệ thống Điểm t, (°C) P, (bar) I, (kJ/kg) v, (m3/kg) s, (kJ/kg.độ) 1’ - 44 0.57 1400 1.91 6.31 1 - 34 0.57 1422 2 6.41 2 82 3.15 1664 0.542 6.41 3 - 8 3.15 1451 0.388 5.724 4 117 17.35 1703.9 0.098 5.724 5’ 44.1 17.35 408.23 0.002 1.698 5 39.1 17.35 382.83 - - 6 - 8 17.35 164.48 - - 7 - 8 3.15 382.83 - - 8 - 8 3.15 163.58 - - 9 - 44 0.57 164.48 - - 2. Năng suất lạnh riêng qo. qo = h1 – h9 = 1400 – 164.48 = 1235.52 ,(kJ/kg) [2] 3. Năng suất lạnh riêng thể tích. qv = = 617.76 ,(kJ/m3) [2] 4. Công nén riêng. l = l1 + ,(kJ/kg) [2] Trong đó: m1 : Lưu lượng môi chất qua máy nén hạ áp m3 : Lưu lượng môi chất qua máy nén cao áp l1 , l2 : Công nén riêng cấp hạ áp và cấp cao áp Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có : m1i5 + ( m3 – m1 ) i7 + m1i2 = m3i3 + m1i6 [2] m3 ( i3 – i7 ) = m1 ( i5 – i7 – i6 +i2 ) = Thay vào ta có : l = l1 + .l2 Mà theo đồ thị LgP-i ta có : l1 = i2 – i1 l2 = i4 – i3 i5 = i7 Thay vào ta có : l = ( i2 – i1 ) + = ( 1664 – 1422 ) + = 242 + 355.03 = 597.03 ,(kJ/kg) 5. Năng suất nhiệt riêng. qk = ( i4 – i5 ) , (kJ/kg) [2] Mà: Do: i5 = i7 Nên: Vậy ta có: qk = (i4 – i5 ) = ( 1703.9 – 382.83) = 1854.55 ,(kJ/kg) 6. Hệ số lạnh. = 2.07 [2] 4.4 Tính toán chu trình lạnh chọn máy nén và thiết bị. 4.4.1 Tính toán chu trình chọn máy nén. 1. Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén. a) Cấp hạ áp. m1 = ,(kg/s) Trong đó : Qo : Năng suất lạnh của máy nén , (kW ) Qo = 44.79 ,(kW) Vậy m1 = = 0,0363 ,( kg/s) b) Cấp cao áp. Do h5 = h7 nên: m3 = m1 , (kg/s) = 0,0363 = 0.0509 ,(kg/s) 2. Thể tích hút thực tế của máy nén. a) Cấp hạ áp. VttHA = m1 x v1 [2] = 0.0363 x 2 = 0.0726 ,(m3/s) b) Cấp cao áp. VttCA = m3 x v3 ,(m3/s) [2] = 0.0509 x 0,388 = 0.0197 ,(m3/s) 3. Hệ số cấp máy nén. a) Cấp hạ áp. [3] Trong đó : Po : Áp suất tại thời điểm môi chất sôi. Po = 0,057 ,(MPa) Ptg : Áp suất trung gian Ptg = 0,315 ,(MPa) Theo sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh : Lấy Po = Ptg = 0,005 0,01 ,(MPa) m = 0,95 1,1 đối với máy nén amoniac c : Tỷ số thể tích chết: c = 0,030,05 To : Nhiệt độ sôi tuyệt đối: To = - 44 + 273 = 229 (oK) Ttg : Nhiệt độ trung gian của môi chất : Ttg = - 8 + 273 = 265 (oK) Thay vào ta có: = 0.541 b) Cấp cao áp. [3] Trong đó : Ptg = 0,315 ,(MPa) Pk = 1,735 ,(MPa) Ttg = - 8 + 273 = 265 (oK) TK = 44.1 + 273 = 317.1 (oK) Ptg = PK = 0,005 0,01 ,(MPa) c = 0,03 0,05 m = 0,95 1,1 Thay vào ta có : = 0,618 4. Thể tích hút lý thuyết ( thể tích quét pittông ). a) Cấp hạ áp. VltHA = , ( m3/s) [2] = = 0.134 ,(m3/s) b) Cấp cao áp. VltCA = , (m3/s ) [2] = = 0.032 ,( m3/s) Vậy thể tích pittông của máy nén 2 cấp : Vlt = VltHA + VltCA [2] = 0.134 + 0.032 = 0.166 ,(m3/s) Với Vlt = 0.1747 (m3/s) = 597.6(m3/h) ta tra bảng 7.12/ Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lanh ta có: Chọn máy nén 2 cấp N62B của hãng MYCOM có các thông số kỹ thuật như sau: - Năng suất lạnh : 48.8 kW - Công suất điện : 38.2 kW - Thể tích hút lý thuyết của máy nén : 637.1 m3/h - Số xilanh : 6 xi lanh tầm cao và 2 xi lanh tầm thấp - Đường kính xilanh : 130 mm - hành trình xi lanh: 100 mm 5. Số máy nén cần chọn. ZMN = ,(chiếc) Trong đó : VltMN : thể tích hút lý thuyết của máy nén , m3/s VltMN = 637.1 , (m3/h) Vlt : thể tích lý thuyết khi tính toán Vlt = 597.6 , (m3/h) Vậy ta có : ZMN = = 0.94 (chiếc) Vậy chọn 1 máy nén N62B của hãng MYCOM. 6. Công nén đoạn nhiệt. a) Cấp hạ áp. NK = m1 x l1 , (kW) [2] Trong đó : m1: Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp, (kg/s) m1 = 0.0363 ,(kg/s) l1: Công nén riêng cấp hạ áp l1 = h2 – h1 = 1664 – 1422 = 242 ,(kJ/kg) Thay vào ta có : NK = 0.0363 x 242 = 8.7846 ,(kW) b) Cấp cao áp. NK = m3 x l2 ,( kW) [2] Trong đó : m3: Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén cao áp, (kg/s) m3 = 0.0509 ,(kg/s) l2: Công nén riêng cấp cao áp , kJ/kg l2 = h4 – h3 = 1703.9 – 1451 = 252.9 ,(kJ/kg) Thay vào ta có : NK = 0.0509 x 252.9 = 12.873 ,(kW) 7. Hiệu suất chỉ thị. a) Cấp hạ áp. = + bto [2] Trong đó : = = [2] b = 0,001 to : Nhiệt độ sôi, oC to = - 44oC Thay vào ta có : b) Cấp cao áp. = + bttg [2] Trong đó : = = b = 0.001 ttg = - 8oC Thay vào ta có : 8. Công suất chỉ thị. a) Cấp hạ áp. Ni = ,(kW) [2] b) Cấp cao áp. Ni = ,(kW) [2] 9. Công suất ma sát. a) Cấp hạ áp. Nms = VttHA x Pms, (kW) VttHA : Thể tích hút thực tế của máy nén phần hạ áp, m3/s VttHA = 0.0726 ,(m3/s) Pms : áp suất ma sát riêng, MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0.049 0.069 MPa Thay vào ta có : Nms = 0.0726 x 0.049 = 0.0036 ,(kW) b) Cấp cao áp. Nms = VttCA x Pms ,(kW) VttCA : Thể tích hút thực tế của máy nén phần cao áp, m3/s VttCA = 0.0197 ,( m3/s) Pms : áp suất ma sát riêng, MPa Đối với máy nén amoniac thẳng dòng Pms = 0,049 0,069 MPa Thay vào ta có : Nms = 0.0197 x 0.049 = 0.00097 ,(kW) 10. Công suất hữu ích ( Trên trục máy nén ). a) Cấp hạ áp. Ne = Ni + Nms ,( kW) [2] = 10.713 + 0.0036 = 10.7166 ,( kW) b) Cấp cao áp. Ne = Ni + Nms ,(kW) [2] = 15.51 + 0.00097 = 15.51097 ,(kW) 11. Công suất tiếp điện. a) Cấp hạ áp. NelHA = ,(kW) [3] Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động khớp , đai ..... : Hiệu suất truyền động của khớp, đai... = 0.95 : Hiệu suất động cơ = 0.80 0.95 Thay vào ta có : NelHA = = 13.2713 ,( kW) b) Cấp cao áp. NelCA = , ( kW) [3] Công suất điện Nel là công suất đo được trên bảng đấu điện có kể đến tổn thất truyền động khớp , đai ..... : Hiệu suất truyền động của khớp, đai... = 0,95 : Hiệu suất dộng cơ = 0,80 0,95 Thay vào ta có : NelCA = = 19.209 ,(kW) 12. Nhiệt thải ra ở bình ngưng. Qk = m3 x qk ,(kW) [2] = m3 ( h4 – h5 ) = 0.0509 x (1703.9 – 382.83) = 67.242 ,(kW) Chương 5 TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ. 5.1.1. Đặc điểm. Bình ngưng dùng để truyền nhiệt lượng của tác nhân lạnh ở nhiệt độ cao cho môi chất giải nhiệt. Hơi đi vào bình ngưng là hơi quá nhiệt, cho nên trước tiên nó phải được làm lạnh đến nhiệt độ hơi bão hòa, rồi đến quá trình ngưng tụ, sau cùng là bị quá lạnh vài độ trước khi ra khỏi bình ngưng. 5.1.2. Chọn thiết bị ngưng tụ. Ở đây ta chọn thiết bị ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang. Loại này nên sử dụng ở những có khí hậu nóng và khô, nên rất thích hợp. Ưu điểm: Gọn nhẹ, đơn giảng dể thiết kế chế tạo Tiết kiệm được rất nhiều nước bổ sung. Không cần thêm các thiết bị làm lạnh nước giải nhiệt. Hệ số truyền nhiệt tương đối lớn. Nhược điểm: Chi phí đầu tư cao. 5.1.3.Tính toán thiết kế bình ngưng. 1. Các thông số ban đầu. Bảng 5.1 thông số tính toán thiết bị ngưng tụ ống chùm Thông số đầu bài NH3 Qk = 37.86KW tk = 44 (0C) tv = 35.1 (0C) tr = 40.1(0C) ε∆TBNC = 0.98 thông số ống L = 2 (m) dT = 18 (mm) dN = 22 (mm) K = 800 (kcal/hm2K) Thông số tính αR22 ∆t = 2 ÷ 3 (0C) (tw = ts- ∆t) r = 1080 (kJ/kg) (tra ở ts) g = 9.81(m/s2) λ = 0.44375 (W/m2K) ν = 2.16x10-7 (m2/s) ρ = = x103 = 575.01 (kg/m3) Các thông số trên tra ở tm = 37.6(0C) Tính αH2O CH2O = 1(kcal/kgK) = 4.186 (kJ/kgK) λ = 63.075.10-2 (W/mK) ν = 6.96.10-7 (m2/s) Prf = 4.31 Prw = 4.865 2. Tính toán. Tính F. Ta có: Q = K x F x ∆tTB Trong đó: K - hệ số truyền nhiệt, K = 300 ÷ 1200 (kcal/hm2K) F – diện tích bề mặt trao đổi nhiệt ∆tTB – hiệu nhiệt độ trung bình ∆tTB = x ε∆TBNC ε∆TBNC = 0.97 ÷ 0.99 - hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ. Vì môi chất NH3 đổi từ pha hơi sang pha lỏng nên ta chọn: ε∆TBNC = 0.98, K = 800 (kcal/hm2K) Khi đó ta có: ∆tTBNC = = 6.17 (0C) ∆tTB = ε∆TBNC x ∆tTBNC = 6.17 x 0.98 = 6 (0C) Vậy: F = = = 6.7 (m2) Chọn kích thướt ống như sau: dT = 18 mm dN = 22 mm L = 2 m Từ công thức: F = π x dN x L x n Số ống cần chọn: n = = = 48.49 (ống) Chọn 48 ống, số hành trình là 2 hành trình Số ống cho một hành trình là: n’ = = = 24 (ống) Tính Kt . Ta có: Kt = Chọn ống thép để thiết kế thiết bị vì ống thép không bị ăn mòn bởi NH3. Tính . δ thép = = = 2 (mm) λ thép = 50 (W/m.K) = = 43 ,(kcal/hmK) = = 4.65x10-5 ,(hm2K/kcal) Tính . = 0.15*10-3 (hm2K/kcal) Tính . = 0.15x10-(hm2K/kcal) – tại dàn lạnh = 0.3x 10-3 (hm2K/kcal) – tại dàn ngưng Chọn: = 0.3x 10-3 (hm2K/kcal) Tính αNH3 . Vì tại dàn ngưng môi chất biến đổi pha nên ta có công thức tính Nu như sau: αNH3 = 0.72 x [4] Trong đó: g – gia tốc trọng trường, (m/s2) λ - hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng, (W/mK) r - ẩn nhiệt hóa hơi, (J/kg.K) ρ - khối lượng riêng của chất lỏng, (kg/m3) ν - độ nhớt động học, (m2/s) d - đường kính ngoài của ống,(m) tn - nhiệt độ bão hòa tương ứng với áp suất P, (0C) tw – nhiệt độ bề mặt vách, (0C) Theo bài này ta có: tw = tn- ∆t; ∆t = 2 ÷ 3 (0C) Chọn ∆t = 3 (0C) tw = tn- ∆t = 44.1 - 3 = 41.1 (0C) Tra bảng tính chất nhiệt động hơi bảo hòa NH3 ở tn= 41.1 0C Ta có: r = 1080 (kJ/kg) = 1080x103 (J/kg) Mặt khác ta có: tm = = = 42.6 (0C) Tra bảng thông số vật lý và bảng tính chất nhiệt động của môi chất NH3 ta có: g = 9.81(m/s2) λ = 0.44375 (W/m2K) ν = 2.16 x10-7 (m2/s) dN = 0.022 (m) ρ = = x103 = 575.01 (kg/m3) αNH3 = 0.72x [4] = 0.72xx = 8.61x103 (kcal/hm2K) ( 3) Tính αH2O . Áp dụng công thức: Qk = G x C x (tr - tv) [4] Ta có: CH2O = 1(kcal/kgK) =4.186 (kJ/kgK) G == = 1.8 (kg/s) V = = = 1.8x10-3 (m3/s) Gọi f là Tiết diện dòng chảy một hành trình: Khi đó: f = = = 0.0061 (m2) [5] Vậy vận tốc dòng chảy trong ống là: ω == = 0.295 (m/s) Mà: tTB = = = 37.6 (0C) Tra bảng thông số vật lý nước trên đường bão hòa: λ = 63.075x10-2 (W/mK) ν = 6.96x10-7 (m2/s) Prf = 4.31 (1) Prw = 4.865 Vậy hệ số Râynol là: Re = = = 7634 > 2320 => chất lỏng chảy rối. [4] Nu = 0.021 x Re0.8 x Prf0.43 x x εl x εr [4] = 0.021 x 76340.8 x 4.130.43 x ()0.25 = 48.77 ( 3) (vì ống thẳng nên εr = 1; và = > 50 nên εl = 1). Từ công thức: Nu = αH2O = = = 1708.98 (W/m2K) = = 1469.74 (kcal/hm2K) ( 3) Kt = [5] = = 773.38 (kcal/hm2K) Kiểm tra độ sai lệch. x 100% = x100% = 3.3% < 5% àThỏa mãng Tính kích thướt vỏ ngoài cho thiết bị. Ta có: D = Trong đó: n - Số ống t – khoảng cách giửa 2 ống ( t = 1.3 ÷ 1.6 dN) k – hệ số sắp xếp ống ( 0.75 ÷ 0.85 ) a – hệ số hiệu chỉnh a = 1.05 ống sắp xếp theo 6 cạnh a = 1.13 ống sắp xếp so le, song song, hình vuông. Ta chọn: t = 1.6 dN = 1.6 x 22 = 35.2 (mm) = 0.0352 (m) k = 0.8 n’ = 29 ống Vì ống sắp xếp theo hình thức so le nên a = 1.13 Từ đó ta có: D = = 1.13 = 0.180121(m) = 308.1(mm) Tính toán kích thướt miệng ống nước nối bơm (đường ống nước). Đường kính trong của ống được tính theo công thức sau: dT = (m) [3] Trong đó: G -lưu lượng khối lượng (kg/s) ρ -khối lượng riêng của nước (ρ = 1000kg/m3) ω -vận tốc dòng chảy trong ống (m/s). Ta có: ω = 1(m/s) (ω = 0.5 ÷ 2 m/s, đối với nước) Mặt khác: G == = 1.803 (kg/s) dT = = = 0.04792(m) = 47.92 (mm) Vì thực tế không có ống có kích thướt như trên nên ta chọn ống có dT = 41 (mm) Khi đó vận tốc thực của nước trong ống là: ω = = = 1.37 < 2(m/s) (thỏa mảng) Vậy đường kính ống nước cần chọn là: dT = 41mm; dN = 48mm Tính toán miệng vào và ra của môi chất cho thiết bị. Tiết diện miệng hơi môi chất được tính như phần tính toán miệng của ống cong hay ống dẫn nước. tuy nhiên thông số vận tốc có giá trị khác. Để đơn giản thì ta chọn kích thướt miệng vào và ra môi chất của thiết bị bằng kích thướt đường ống môi chất lạnh luôn. Do vậy phầm này để sang phần tính toán kích thướt đường ống cho hệ thống. 5.2 Tính chọn thiết bị bay hơi. Dàn bay hơi là 1 thiết bị trao đổi nhiệt chính trong hệ thống lạnh. Trong hệ thống lạnh này, phương pháp xử lý lạnh là bay hơi trực tiếp, các khay cấp đông tiếp xúc trực tiếp với tấm plate. Không khí chuyển động cưỡng bức qua các tấm plate lấy nhiệt nhờ các quạt gió. Môi chất NH3 sôi trong các dàn tấm plate. Do vậy ta chỉ cần chọn quạt cho tủ đông để tăng hệ số trao đổi nhiệt trong tủ. - Thông số biết trước để chọn quạt: - Năng suất lạnh Q0 = 44.7 KW - Nhiệt độ không khí trong tủ: t = -35 0C - Vận tốc trong tủ: v = 5 ÷ 10 (m/s) - Chọn quạt như sau: - Tên: TDA355-9AA-7-7/400 - Số lượng: 4 cái - Hãng sản xuất: Kruger Các thông số khác xem hình 5.1 Hình 5.1 Thông số quạt dàn lạnh Hình 5.2 cấu tạo quạt dàn lạnh 5.3 Tính chọn tháp giải nhiệt. Từ đồ thị i-d không khí ẩm. Tại Long Xuyên ta tra được tư = 32.1 ,(0C) tra đồ thị Hình 8-29 ( sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh ) ta có hệ số hiệu chỉnh k = 0,78. Như vậy năng suất làm mát cần thiết là: Q = = = 48.37 KW = 41600.2 Kcal/h = = 10.67 (tấn lạnh). Chọn tháp giải nhiệt của RIKIN. Với kiểu Moden và các thông số kỹ thuật sau: Bảng 5.1 thông số tháp giải nhiệt Kiểu FRK Lưu lượng Kích thước (mm) Kích thước ống nối (mm) Quạt gió Môtơ quạt Khối lượng kg Độ ồn l/s H D in out of dr fv qs m3/p Kw khô Ướt dBA 15 3.25 1665 1120 50 50 25 25 15 140 640 0.37 52 165 50.5 Chú thích: Bảng 5.2 Cấu tạo tháp giải nhiệt H- Chiều cao tháp ( cả mô tơ) in – đường nước vào D- Đường kính ngoài của tháp out đường nước ra 0f - đường chảy tràn dr đường xả fv – van phao qs cấp nước nhanh 5.4 Tính chọn bơm nước. 5.4.1 tính kích thướt đường ống nước. Theo tính toán ở phần 5.1.3.2 mục 5 ta có: Kích thướt đường ống nước cho dàn ngưng là: dT = 41mm; dN = 48mm 5.4.2 Tính trở lực chọn bơm nước. 1. Tính trở lực của thiết bị: ΔPTB ΔPTB = ΔPms + ΔPcb Trong đó: ΔPms- Tổn thất ma sát ΔPcb – Tổn thất cục bộ Tính ΔPms: ΔPms = [8] Trong đó: L- chiều dài ống hoặc kênh (m) d – đường kính ống (m) ρ – khối lượng riêng chất lỏng, (kg/m3) ω – vận tốc dòng chảy (m/s) ζ – hệ số ma sát, phụ thuộc vào chế độ dòng chảy (là đại lượng thứ nguyên) Chảy rối: ζ = [8] Chảy tầng: ζ = Ta có: L = l x n = n x 2 = 2x2 = 4(m) – chiều dài cần để tính ΔPms dT = 0.018 (m), ρ = 1000 (kg/m3), ω = 0.295 (m/s) ζ = == 0.0339 ΔPms = = ΔPms = = 327.88 (Pa) Tính ΔPcb: ΔPcb = [8] Trong đó: ω – tốc độ dòng chảy, (m/s) ρ – mật độ dòng chảy, (kg/m3) ζ – hệ số trở kháng cục bộ Tính toán: + Tại ống loe hình nón. n = 1 (vị trí) Ta có: ζc = k ()2 (5) Trong đó: f1 = ==0.00132 (m2); f2 = == 0.0745 (m2) G = 1.803 (kg/s); = 1000 (kg/m3) ω2 = (m/s) Vì α = 300 nên ta có: k = 0.81(5) ζc = k ()2 = 0.81x()2 = 2489.56 ΔPcb1 = = = 716.99 (Pa) + Tại thu hẹp hình nón. n = 1(vị trí ) Ta có: d1 / d2 = 308.1/48 = 6.41 Tra bảng ta được: ζc = 0.25; ω2 = 1.37(m/s) [4] ΔPcb2 = n x== 234.6 (Pa) + Tại vị trí thu hẹp đột ngột. Ta có: f1 = == 0.0745 (m2) f2 = == 0.0061 (m2) () = () = 0.082 Tra bảng ta được: ζ = 0.40 (5); n = 1 ΔPcb3 = n x= 0.40= 17.41 (Pa) + Tại vị trí mở rộng đột ngột. Ta có: f1 = == 0.0061 (m2) f2 = == 0.0745 (m2) ω2 = 0.024 (m/s) ζc = ()2 = ()2 = 125.7 [4] ΔPcb4 = n x= 125.7= 36 (Pa) Tổng tổn thất cục bộ là. ΔPcb = ΔPcb1 + ΔPcb2 + ΔPcb3 + ΔPcb4 = 716.99 + 234.6 + 17.41 + 36 = =1005 (Pa) = 0.102 (mH2O) Vậy: Tổng tổn thất của thiết bị là. ΔPTB = ΔPms + ΔPcb = 327.88 + 1005 = 1332.88 (Pa) = 0.14 (mH2O) 2. Tính trở lực trên đường ống. Sơ đồ: giả sử ta có sơ đồ đường ống như sau: Với vận tốc dòng chảy trong ống là: ω1 = 1.37 (m/s); Hình 5.3- sơ đồ dẫn nước làm mát đến tháp giải nhiệt Ta có: Phương trình Becnuli viết cho 2 mặt cắt 1-1 và 2-2: (5) Trong đó: P1 = Pa = 1at P2 = Pdư + Pa = 0.5 + 1 = 1.5at γ - trọng lượng riêng ω1, ω2 – vận tốc tại 2 mặt cắt 1-1 và 2-2, ω1, ω2 = 0 hW 1-2 – tổng tổn thất áp suất từ 1-2 Tổng trở lực trên đường ống và trên các cua là: Trong đó: H0 = 1 mH2O (chiều cao H = 1m) 5 (mH2O) Tính hw 1-2 (5): + Tính ΔPống: ΔPống = Trong đó: L- chiều dài ống hoặc kênh (m) d – đường kính ống (m) ρ – khối lượng riêng chất lỏng, (kg/m3) ω – vận tốc dòng chảy (m/s) ζ – hệ số ma sát, phụ thuộc vào chế độ dòng chảy (là đại lượng thứ nguyên) Chảy rối: ζ = (4) Chảy tầng: ζ = Ta có: ν = 6.96x10-7 (m2/s) Re = = = 80704 > 2320 ζ = == 0.0339 L = = 1+ 0.5 + 2 + 2 + 2 + 7 = 14.5(m) ΔPống == = 11251.1(Pa) + Tính tại các cua: Ta có: n = 5 (có 5 vị trí có trở lực giống nhau) Phương án tính toán: tính cho 1 vị trí sau đó cộng tổng lại Tính tại vị trí số 5: tương tự như tại ống vòng của thiết bị R/r = 24 / 199.5 = 0.12 tra bảng ta thấy: ζc(900) ≈ 0.131 ΔPcb5 = n x = 5 x 0.131 x = 614.68 (Pa) hw1-2 = ΔPống + = 11251.1 + 614.68 = 11865.78 (Pa) = 1.21 (mH2O) Tổng trở lực trên đường ống và trên các cua là. ΔP = H0 + + hw 1-2 = 1 + 5 + 1.21 = 7.21 (mH2O) Vậy : Tổng tổn thất của toàn hệ thống để chọn bơm. H = ΔPTB + ΔP = 0.102 + 7.21 = 7.312 (mH2O) 3. Chọn bơm. Để chọn được bơm ta cần dựa vào các thông số sau: V = 1.8x10-3 (m3/s) = 6.48 (m3/h) = 1.8 (lít/s) H = 7.321 (mH2O) Chọn bơm của hãng EBARA ta có thông số bơm như sau: Tên: EVM4 4N/0.75M Lưu lượng thực: Q = 1.8 (lít/s) Chiều cao thực: H = 20 mH2O Tốc độ: 2900 (vòng/phút) Hiệu suất (η): 52.8% Đường kính ống hút: 11/4” inch Đường kính ống đẩy: 11/4” inch Công suất bơm: 0.653 Kw Hình 5.4 đường đặc tuyến bơm Hình 5.5 bơm và cấu tạo bơm 5.5 Tính chọn bình chứa cao áp. - Bình chứa cao áp được bố trí ngay sau dàn ngưng tụ dùng để chứa lỏng cao áp, giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho dàn ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu. Thường nó được đặt dưới dàn ngưng và được cân bằng áp suất với dàn ngưng bằng các đường ống cân bằng hơi và lỏng. - Hệ thống lạnh sử dụng môi chất lạnh là NH3 nên ta chọn bình chứa nằm ngang. Hình 5.6 cấu tạo bình chứa cao áp 1- Đường lỏng ra 6- Thân bình 2- Nơi lắp van an toàn 7- Ống thủy sáng 3- Nơi lắp áp kế 8- Rốn dầu 4- Đường lỏng vào 9- Đế bình1 5- Đường cân bằng - Theo qui định về an toàn thì bình chứa cao áp phải chứa được 60% thể tích của toàn bộ hệ thống dàn bay hơi cấp lỏng từ dưới lên đối với hệ thống lạnh có dùng bơm cấp môi chất lỏng. 5.5.1 Tính toán Chọn hệ thống cấp môi chất từ dưới ta có Thể tích của bình chứa cao áp có thể chọn như sau: VCA = = 1.45 x VD [3] Trong đó: VCA - hể tích bình chứa cao áp VD - hể tích hình học dàn bay hơi Ta có: VD = Vplate = 2.2 x 1.25 x 0.022 x 7 = 0.4235 ,m3 VCA = 1.45 x 0.4235 = 0.6141 ,m3 5.5.2 chọn bình chứa cao áp Chọn loại bình chứa cao áp nằm ngang có kí hiệu: 0.75PB [3] Các thông số của bình chứa: D x S 600 x 8 mm L 3190 mm H 500 mm M 430 kG Dung tích của bình chứa: 0.75 m3 5.6 Tính chọn bình trung gian có ống xoắn. 5.6.1. Nhiệm vụ của bình trung gian: - Khử độ quá nhiệt của hơi ra khỏi xylanh hạ áp để giảm công tiêu hao cho xylanh cao áp. - Làm lạnh chất lỏng của tác nhân lạnh trước khi đi vào van tiết lưu đến nhiệt độ gần hoặc bằng nhiệt độ bão hòa ở áp suất trung gian để giảm tổn thất nhiệt trong van tiết lưu. - Tách một phần dầu ra khỏi hơi. - Làm cho hơi môi chất được máy nén tầm cao hut về là hơi bảo hòa. Giảm tối đa nhiệt độ ở cuối quá trình nén tầm cao. 5.6.2 Ưu nhược điểm của bình trung gian có ống xoắn so với bình trung gian không có ống xoắn: - Ưu điểm: + Lỏng vào bình bay hơi không bị lẫn dầu của hơi do máy nén hạ áp đem tới. Đây là ưu điểm rất lớn về vận hành vì tránh được dầu ở cấp hạ áp quánh đặc do nhiệt độ thấp bám trên bề mặt làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt đáng kể của bình bay hơi. + Tiết lưu từ Pk đến P0 nên có thể đưa đi xa vì hiệu áp lớn. - Nhược điểm: Năng suất lạnh riêng nhỏ hơn vì hiệu nhiệt độ quá lạnh không đạt được đến nhiệt độ trung gian. 5.6.3 Tính toán bình trung gian. Diện tích trao đổi nhiệt của ống xoắn. F = Trong đó: QTG: phụ tải nhiệt của chùm ống xoắn trong bình trung gian. QTG = m1(i5- i6) = 0.0363 (382.83 – 164.48) = 7.926 KW. K = 580 – 700 W/m2K : hệ số truyền nhiệt của ống xoắn. Chọn: k = 640 W/m2K. Dttb : độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit bình trung gian: Dttb = = = 19.37 0C. Trong đó: t5’’ = (t5 + t1’) / 2 = (39.1 – 44) / 2 = -2.5 0C Vậy diện tích trao đổi nhiệt của ống xoắn là: F = = 0.6394 ,m2 Tổng chiều dài của ống xoắn trong bình trung gian. L = Trong đó: dtr- đường kính trong của ống xoắn. ở đây ta chọn ống xoắn là ống thép trơn có đường kính 25x20 mm. Vậy: L = = 10.18 ,m 3. Chọn bình trung gian. (Bảng 8-19 TL1 trang 312) Chọn được bình trung gian có thông số kỹ thuật sau: Bảng 5.3 Thông số bình trung gian cần chọn Bình trung gian Kích thướt , mm Diện tích bề mặt ống xoắn Thể tích bình (m3) Khối lượng (kg) D x S d H 40ÕC3 426 x 10 70 2390 1.75 0.22 330 5.7 Tính chọn bình tuần hoàn. 5.7.1 Nhiệm vụ bình tuần hoàn. Bình tuần hoàn hay bình chứa hạ áp được sử dụng trong các máy lạnh NH3 theo sơ đồ có sử dụng để cung cấp NH3 lỏng cho các dàn lạnh và được bố trí về phía hạ áp. Trong bình chứa luôn luôn có một lượng lỏng NH3 nhất định để đảm bảo sự làm việc an toàn cho bơm NH3 lỏng. Hình 5.7 cấu tạo bình tuần hoàn 1- Đường lỏng cao áp tiết lưu vào 2,4 - Đường hơi hạ áp từ các thiết bị cấp đông về 3- Đường hơi hạ áp hút về máy nén 5- Nơi lắp van an toàn 6- Nơi lắp áp kế 7- Ống thủy sáng và van phao giữ mức 8- Đường cấp lỏng hạ áp cho các thiết bị cấp đông (Sử dụng bơm dịch) 5.7.2 Tính toán bình tuần hoàn. Thể tích bình tuần hoàn VTH được xác định theo biểu thức: Bơm cấp lỏng từ dưới lên. VTH = VDT ´ K1 ´ K3 ´ K4 ´ K5 ´ K6 ´ K7 K1: Sự điền đầy của dàn tĩnh K1 = 0.7 K3: Lượng lỏng tràn khỏi dàn. K3 = 0.3 K4: Sức chứa ống góp và đường ống K4 = 1.2 K5: Sự điền đầy lỏng khi bình chứa làm việc để đảm bảo bơm hoạt động K5 = 1.55 K6: Mức lỏng cho phép K6 = 1.45 K7: Hệ số an toàn K7 = 1.2 Thể tích dàn tỉnh: VDT = Vplate = 0.4235 ,m3 Thể tích bình tuần hoàn VTH = 0.4235 x 0.7 x 0.3 x 1.2 x 1.55 x 1.45 x 1.2 = 0.289 m3 5.7.3 Tính toán bơm ammoniac cho bình tuần hoàn. 1. nhiệm vụ, vị trí lắp đặt. Bơm dịch dùng dùng để bơm dịch từ bình tuần hoàn vào dàn lạnh, giúp tăng tốc độ môi chất trong dàn lạnh tăng quá trình trao đổi nhiệt. Trong hệ thống lạnh có bơm tuần hoàn người ta sử dụng bơm điện kiểu kín để tuần hoàn cưỡng bức môi chất lỏng amoniac qua dàn lạnh. Bơm được càng gần bình chứa càng tốt. Mục đích là tránh lỏng bay hơi, tạo nút hơi, gián đoạn lỏng trên đường ống hút. 2. chọn bơm. Bảng 5.4 Thông số bơm NH3 Bơm Thông số kỹ thuật Năng suất m3/h Cột áp ,m NH3 lỏng Số cấp Tốc độ vòng quay ,l/s Công suất KW 1,25XT-6X2-2,8-2 5.5 ÷ 12 28 ÷ 38 2 49.5 2.8 5.8 Tính chọn bình tách dầu. 5.8.1 Vị trí lắp đặt và nhiệm vụ. Bình tách dầu nằm trên đường nén, sau máy nén trước bình trước bình trung gian và trước dàn ngưng. Nó có nhiệm vụ tách những hạt dầu ra khỏi hỗn hợp ra khỏi môi chất tránh cho dầu bám vào thành các thiết bị truyền nhiệt làm giảm hệ số truyền nhiệt. Nguyên tắc làm việc của bình tách dầu là làm đổi hường và làm giảm tốc độ chuyển động của hỗn hợp gas và dầu làm cho động năng giảm và không thể vượt qua thiết bị và bị giữ lại. 5.8.2 tính toán kích thướt bình tách dầu. 1. Đường kính bình tách dầu phía thấp áp. [3] Trong đó : V1 - lưu lượng thể tích của hơi gas đi qua bình tách dầu . V1 = m1 ´ v1’ = 0.0363 ´ 1.91 = 0.069 ( m3/ s) = 249.6 , m3/h w = 0.5 ÷ 1 m/s vận tốc của gas trong bình tách dầu. Chọn: w = 0.7 m/s. 2. Đường kính bình tách dầu phía cao áp. DTD2 = [3] Trong đó: V2- lưu lượng thể tích của hơi gas đi qua. V2 = m3 ´ v3 = 0.0509 ´ 0.0388 = 0.0197 m3/s = 71.1 ,m3/h w = 0.5 ¸ 1 m/s: vận tốc của gas trong bình tách dầu. Chọn w = 0.7 m/s. 5.9 Tính toán bình tập trung dầu. 5.9.1 vị trí lắp đặt và nhệm vụ. Bình tập trung dầu được lắp đặt tại vị trí thấp nhất so với tất cả các thiết bị có dầu và áp suất trong nó cũng thấp hơn tất cả các thiết bị đó để dầu có thể chảy vào bình một cách dễ dàng. Từ bình tập trung dầu, dầu sẽ dược định kỳ xả nên đảm bảo an toan và tránh hao hụt môi chất. Đôi khi bình tập trung dầu còn là thiết bị khắc phục sự cố ngập dịch bình trung gian. Ở đây ta chọn bình tập trung dầu có các thông số kỹ thuật: 5.9.2 Chọn bình chứa dầu. Bảng 5.5 thông số bình chứa dầu Bình chứa dầu Kích thướt ,mm Thể tích m3 Khối lượng kg D x S B H 150 CM 159 x 4.5 600 770 0.008 18.5 5.10 tính toán bình tách lỏng. Bình tách lỏng được bố trí trên đường hút của máy nén có nhiệm vụ bảo vệ máy nén khỏi bị ngập dịch. Ta chọn bình tách lỏng có các thông số như sau : Bảng 5.6 Thông số bình tách lỏng Bình tách lỏng Kích thướt ,mm Khối lượng ,kg D X S d B H 70-0Ж 426 x 10 70 890 1750 210 5.11 Tính toán chọn đường ống dẫn môi chất. Việc lựa chọn đường kính ống là một bài toán tối ưu gần giống như các bài toán tối ưu khi thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt hoặc lựa chọn chiều dày cách nhiệt cho buồng lạnh. Tiết diện ống lớn, tổn thất áp suất nhỏ nhưng giá thành tăng. Đường ống sử dụng trong hệ thống lạnh frêon thường là loại ống đồng hoặc ống thép nhưng người ta thường lắp đặt ống đồng cho hệ thống nhỏ còn với hệ thống trung bình và lớn thường sử dụng ống thép. Đường kính trong của ống dẫn được tính theo công thức sau: , m [3] Trong đó : m - là lưu lượng môi chất lạnh, Kg/s; r - là khối lượng riêng của môi chất lạnh, kg/m3; w - là tốc độ vòng chảy trong ống m/s. Các thông số tính toán được thống kê trong bản sau: Bảng 5.7 Bảng khối lượng riêng và tốc độ của môi chất. Phía s Đường hút Đường nén Đường lỏng r ,Kg/m3 w ,m/s r ,Kg/m3 w ,m/s r ,Kg/m3 w ,m/s Cao áp 2.58 15 10.2 20 500 0.7 Thấp áp 0.5 1.85 Kết quả sau khi tính toán: Bảng 5.8 Bảng kết quả tính toán đường ống chọn Phía Đường ống Đường kính tính được mm Kích thước chọn Đường kính trong mm Đường kính Ngoài mm Tiết diện mm2 Khối lượng 1m ống kg Cao áp Ống đẩy Ống hút Ống dẫn 17.8 40.9 13.6 18 40.5 14 22 45 18 253 1280 154 0.986 2.37 0.789 Thấp áp Ống đẩy Ống hút Ống dẫn 35.3 78.5 11.5 33.5 82 10 38 89 14 880 5280 0.785 1.98 7.38 0.592 5.12 Tính toán chọn van cho hệ thống. 5.12.1 Van tiết lưu. Hình 5.8 cấu tạo van tiết lưu màng cân bằng ngoài Cấu tạo van tiết lưu màng cân bằng ngoài. 1. Thân van; 2. Màng đàn hồi; 3. Mũ van; 4. Đế van; 5. Kim van; 6. Lò xo nén; 7. Vít điều chỉnh nhiệt độ quá nhiệt; 8. Nắp chụp; 9. Bầu cảm biến; 10. Bầu cảm biến; 11. Dàn bay hơi; 12. Thanh truyền; 13. ống nối với đường hút máy nén; 14. Tấm chặn. Chọn van tiết lưu. 5.12.2 Van một chiều. Cấu tạo van chặn 1 chiều 1. Thân; 2. Đế van (ổ tựa van); 3. Nón van; 4. Nắp; 5. Đệm kín ty van; 6. Ty van; 7. Tay van; 8. Chèn đệm; 9. Bulông; 10. Ren của ty van; 11. Vòng đệm kín; 12. Đệm kín ngược; 13. Vòng đệm của nón van. Hình 5.9 cấu tạo van chặn 1 chiều 5.12.3 Van điện từ. Van điện từ là loại van đóng mở nhờ lực của cuộn dây điện từ (hay nam châm điện) Van điện từ thương được lắp trên đường dịch sau thiết bị phin lọc, trước van tiết lưu để điều chỉnh lượng dịch vào bình trung gian và dàn bay hơi. Cấu tạo van điện từ 1.Thân van; 2. Đế van; 3. Clăppe; 4. Ong dẫn hướng đồng thời là ống ngăn cách khoang môi chất với bên ngoài; 5. Lõi sắt; 6. Lõi cố định; 7. Vỏ; 8. Cuộn dây điện từ; 9. Vít cố định; 10. Vòng đoản mạch chống ồn; 11. Dây tiếp điện; 12. mũ ốc nối vít; 13. Lò xo. Hình 5.10 cấu tạo van điện từ Trên đế van của thân van 1 có bố trí cửa vào và ra của môi chất Clăppe 3 của van đóng mở trên đế van 2 nhờ chuyển động lên xuống của lõi sắt 5 khi có điện hoặc không có điện. Ống 4 vừa làm nhiệm vụ ống dẫn hướng cho lõi sắt 5 vừa làm nhiệm vụ ngăn cách khoang môi chất kín bên trong với môi trường bên ngoài nên được cố định và làm kín cùng thân van. Ống 4 được chế tạo từ vật liệu không nhiễm từ để đảm bảo sự làm việc hoàn hảo của lõi sắt. Cùng với ống 4 và lõi cố định 6, khoang trong của van hoàn toàn kín với môi trường bên ngoài. Bên ngoài ống 4 là cuộn dây điện từ. Để đảm bảo độ kín cho cuộn dây người ta sử dụng cao su để chèn đầu dây tiếp điện 11 ra. Vỏ cuộn dây điện từ 7 được cố định với thân van bằng vít 9. Nếu không có điện vào cuộn dây thì do lực lò xo 13 dãn ra và do trọng lượng của lõi sắt ép xuống, cửa van bị đóng lại. Khi được tiếp điện, cuộn dây sinh ra từ trường hút lõi sắt lên phía trên, mở cửa thoát của van cho dòng môi chất đi qua. Để giảm độ rung và ồn của lõi sắt khi tiếp điện cho cuộn dây vào mạng điện xoay chiều người ta gắn vào lõi cố định 6 vòng khuyên 10 đóng vai trò vòng đoản mạch. Lựa chọn van cho hệ thống: 5.12.4 Van tạp vụ. Cấu tạo van tạp vụ. a. Bốn bulông bắt lên máy nén; b. Loại 2 bulông bắt lên máy nén; c. Mặt cắt qua một van tạp vụ; d. Hình cắt phối cảnh. 1. Thân; 2. Đế van; 3. Tấm chặn dưới; 4. Đệm kín trục; 5. Đệm nắp; 6. Nắp; 7. Trục van; 8. Đầu nối tín hiệu áp suất hoặc để hút chân không; 9. Đầu nối vào dàn ngưng hoặc dàn bay hơi; 10. Tai cố định vào đầu máy nén; 11. Vòng xiết; 12. Đầu vulông; 13. Tấm chặn trên; 14. Đầu nối vào máy nén. Hình 5.11 cấu tạo van chặn Lựa chọn van tạp vụ cho hệ thống. Chương 6 MỘT SỐ LƯU Ý KHI LẮP ĐẶT HỆ THỐNG 6.1. Lắp đặt hệ thống lạnh. 6.1.1 Lắp đặt máy nén lạnh. 1. Yêu cầu đối với phòng máy. - Các phòng máy tốt nhất nên bố trí ở tầng trệt, cách biệt hẳn khu sản xuất, tránh ảnh hưởng xấu tới quá trình chế biến thực phẩm. - Có đầy đủ trang thiết bị phòng cháy chữa cháy, mặt nạ phòng độc, dụng cụ thao tác vận hành, sửa chữa, các bảng nội quy, quy trình vận hành và an toàn cháy nổ. - Gian máy phải đảm bảo thông thoáng, có bố trí các lam và cửa sổ thông gió, không gian bố trí máy rộng rãi, cao ráo để người vận hành dễ dàng đi lại, thao tác và xử lý. Cửa chính là cửa hai cánh mở ra ngoài, các thiết bị đo lường, điều khiển phải nằm ở vị trí thuận lợi thao tác, dễ quan sát. Mỗi gian máy có ít nhất hai cửa. - Bố trí gian máy phải tính đến ít gây ảnh hưởng đến sản xuất nhất . - Độ sáng trong gian máy phải đảm bảo trong mọi hoàn cảnh, ban ngày cũng như ban đêm để người vận hành máy dễ thao tác, đọc các thông số. - Nền phòng máy phải đảm bảo cao ráo, tránh ngập lụt khi mưa bão có thể làm hư hại đến máy móc thiết bị. - Nếu gian máy không được thông gió tự nhiên tốt, có thể lắp quạt thông gió, đảm bảo không khí trong phòng được trong lành, nhiệt thải từ các động cơ được thải ra ngoài. 2. Lắp đặt máy nén. - Đưa máy vào vị trí lắp đặt: khi cẩu chuyển cần chú ý chỉ được móc vào các vị trí đã được định sẵn, không được móc tùy tiện vào ống, thân máy gây trầy xước và hư hỏng máy nén. - Khi lắp đặt máy nén cần chú ý đến các vấn đề: thao tác vận hành, kiểm tra, an toàn, bảo trì, tháo dỡ, thi công đường ống, sửa chữa, thông gió và chiếu sáng thuận lợi nhất. - Máy nén lạnh thường được lắp đặt trên các bệ móng bê tông cốt thép. Bệ móng phải cao hơn bề mặt nền tối thiểu 100mm, tránh bị ướt bẩn khi vệ sinh gian máy. Bệ móng được tính toán theo tải trọng động của nó, máy được gắn chặt lên nền bê tông bằng các bulông chôn sẵn chắc chắn. Khả năng chịu của móng phải đạt ít nhất 2,3 lần tải trọng của máy nén kể cả động cơ. - Bệ máy không được đúc liền với kết cấu xây dựng của tòa nhà tránh truyền chấn động làm hỏng kết cấu xây dựng. Để chấn động không truyền vào kết cấu xây dựng nhà, khoảng cách tối thiểu từ bệ máy đến móng ít nhất 30cm. Ngoài ra nên dùng vật liệu chống rung giữa móng máy và móng nhà. - Các bulông cố định máy vào bệ móng có thể đúc sẵn trong bê tông trước hoặc sau cũng được. Phương pháp chôn bulông sau khi lắp đặt thuận lợi hơn. Muốn vậy cần để sẵn các lỗ có kích thước lớn hơn yêu cầu, khi đưa máy vào vị trí ta tiến hành lắp bulông rồi sau đó cho vữa xi măng vào để cố định bulông. 6.1.2 Lắp đặt dàn ngưng tụ ống chùm vỏ bọc nằm ngang. - Khi lắp đặt thiết bị ngưng tụ cần lưu ý đến vấn đề giải nhiệt của thiết bị, ảnh hưởng của thiết bị ngưng tụ đến xung quanh, khả năng thoát môi chất lỏng về bình chứa để giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt. - Để môi chất lạnh sau khi ngưng tụ có thể tự chảy về bình chứa cao áp, thiết bị ngưng tụ thường được lắp đặt trên cao ngay trên bình chứa cao áp thành một cụm gọi là condensing unit. - Vị trí lắp đặt thiết bị ngưng tụ cần thoáng mát cho phép dễ dàng thoát được nhiệt ra môi trường xung quanh, không gây ảnh hưởng đến con người và quá trình sản xuất. - Khi lắp đặt cần lưu ý để dành các khoảng hở ở hai đầu bình để có thể vệ sinh bình trong thời kỳ bảo dưỡng. Các đoạn đường ống nước giải nhiệt vào ra bình dễ dàng tháo dễ khi vệ sinh. 6.1.3 Lắp đặt dàn lạnh. Cần cẩn thận khi thi công lắp ráp dàn lạnh tránh hiện tượng làm gảy, nứt tấm plate, phải gia công thật thận trọng. 6.1.4 Lắp đặt bình tách dầu. Bình tách dầu được lắp đặt ngay sau đầu đẩy của máy nén và thường được lắp đặt ở trên cao trong phòng máy. Nhiệt độ bình rất cao nên lắp đặt ở vị trí thoáng gió để giải nhiệt tốt. 6.1.5 Lắp đặt van tiết lưu tự động. - Van tiết lưu tự động được lắp đặt trên đường cấp dịch vào dàn lạnh. - Việc chọn van tiết lưu phải phù hợp với công suất lạnh của máy nén tránh những tác động không tốt đến máy nén. - Khi lắp đặt van tiết lưu tự động cần chú ý lắp đặt bầu cảm biến đúng vị trí quy định cụ thể như sau: - Đặt ở ống hơi ra ngay sau dàn lạnh và đảm bảo tiếp xúc tốt nhất bằng kẹp đồng hay nhôm. Để tránh ảnh hưởng của nhiệt độ bên ngoài cần bọc cách nhiệt bầu cảm biến cùng ống hút có bầu cảm biến. - Không được quấn hoặc làm dập ống mao dẫn tới bầu cảm biến. - Khi ống hút nhỏ thì đặt bầu ngay trên ống hút, nhưng khi ống lớn hơn 18mm thì đặt ở vị trí 4 giờ. 6.1.6 Lắp đặt van điện từ. - Lõi sắt của van điện từ chuyển động lên xuống nhờ sức hút của cuộn dây và trọng lực, nên van điện từ bắt buộc phải được lắp đặt trên đoạn ống nằm ngang. Cuộn dây của van điện từ phải lên phía trên. - Do van điện từ là thiết bị hay bị cháy hỏng thường xuyên và cần phải được thay thế, nên trước và sau van điện từ phải bố trí các van chặn nhằm cô lập van điện từ khi cần thay thế hoặc sửa chữa. 6.1.7 Lắp đặt van chặn. - Các van chặn trong hệ thống lạnh cần được lắp đặt ở vị trí dễ thao tác, vận hành, có thể nằm ngang hoặc thẳng đứng. Khi nằm trên đoạn ống nằm ngang thì phải lắp các tay van quay lên phía trên. - Khoảng hở các phía của van phải đủ để thao tác và sửa chữa, tháo lắp van khi cần. - Trên thân van có mũi tên chỉ chiều chuyển động của môi chất nên cần chú ý và lắp đặt đúng chiều. - Phương pháp nối van chủ yếu là hàn và nối bích nên cần thao tác đúng kỹ thuật. 6.1.8 Lắp đặt đường ống. 1. Lắp đặt đường ống dẫn môi chất. Trong quá trình thi công và lắp đặt đường ống dẫn môi chất cần lưu ý: - Không được đẻ bụi bẩn, rác lọt vào bên trong ống. Loại bỏ các đầu nút ống tránh bỏ sót rất nguy hiểm. - Không được đứng lên thiết bị, đường ống, để các vật nặng lên đường ống. - Không dùng giẻ hoặc vật liệu sơ, mềm để lau bên trong ống vì xơ vải dễ làm tắt phin lọc. - Không để nước lọt vào phía bên trong đường ống. - Không tựa, gối thiết bị lên cụm van, van an toàn, các tay van, ống môi chất. Lắp đặt đường ống cho hệ thống frêôn: - Dùng ống đồng. - Việc hàn ống dùng các ve hàn bạc. - Cắt ống bằng dao chuyên dùng hoặc dao cắt có răng nhỏ. - Đảm bảo bên trong ống được khô ráo. - Đường hồi dầu, ống hút của hệ thống frêôn đặt nghiêng để dầu tự chảy về máy nén. 2. Lắp đặt đường ống dẫn nước. Đường ống dẫn nước trong hệ thống lạnh được sử dụng để: giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ, xả tuyết, làm mát thiết bị làm mát dầu,… - Đường ống nước giải nhiệt và xả tuyết sử dụng ống thép tráng kẽm, bên ngoài sơn màu xanh nước biển. - Đối với nước ngưng từ các dàn lạnh, dàn ngưng, thiết bị làm mát dầu,… có thể dùng ống nhựa PVC, có thể bọc hoặc không bọc cách nhiệt, tùy vị trí lắp đặt. 6.2. Thử kín và thử bền hệ thống lạnh. 6.2.1 Thử kín hệ thống. - Nâng áp suất lên áp suất thử kín. - Duy trì áp lực thử trong khoảng 24h. Trong vòng 6h đầu áp suất thử giảm không quá 10% và sau đó không giảm. - Tiến hành thử bằng nước xà phòng. - Khi phát hiện rò rỉ cần loại bỏ áp lực trên hệ thống rồi mới xử lý. Tuyệt đối không được xử lý khi còn áp lực. - Chỉ sau khi đã thử xong hoàn chỉnh không phát hiện rò rỉ mới tiến hành bọc cách nhiệt đường ống và thiết bị. 6.2.2 Thử bền hệ thống. Áp suất thử bền bằng 1.5 lần áp suất làm việc. Các bước tiến hành: - Chuẩn bị thử: cô lập máy nén, ngắt áp kế đầu hút, mở van ( trừ van xả), nối bình Nitơ qua van giảm áp. - Nâng áp suất hệ thống từ từ lên áp suất thử bền cho phía cao áp và hạ áp. - Duy trì áp suất trong vòng 5 phút rồi giảm dần tới áp suất thử kín. - Tuy nhiên cần lưu ý, máy nén và thiết bị đã được thử bền tại nơi chế tạo rồi nên có thể không cần thử bền lại lần nữa, mà chỉ thử hệ thống đường ống, mối hàn. 6.2.3 Bọc cách nhiệt đường ống. Sau khi thử kín hệ thống xong thì ta tiến hành bọc cách nhiệt đường ống. Trong hệ thống lạnh các đường ống được cách nhiệt chủ yếu là các đường ống có nhiệt độ thấp như đường ống cấp lỏng, đường ống hút về máy nén… Hình 6.1 cấu trúc cách nhiệt đường ống. 6.2.4 Hút chân không hệ thống. Việc hút chân không được tiến hành nhiều lần mới đảm bảo hút kiệt không khí và hơi ẩm có trong đường ống và thiết bị. Duy trì áp lực 50÷75mmHg trong 24h, trong 6h đầu áp lực cho phép tăng 50% nhưng sau đó không tăng. 6.3. Nạp gas cho hệ thống lạnh. 6.3.1 Xác định lượng gas nạp hệ thống. - Để nạp môi chất trước hết cần xác định lượng môi chất cần nạp vào hệ thống. Việc nạp môi chất quá nhiều hay quá ít điều ảnh hưởng năng suất và hiệu quả của hệ thống. - Nếu nạp quá ít: môi chất không đủ cho hoạt động bình thường của hệ thống dẫn đến dàn lạnh không đủ môi chất, năng suất lạnh hệ thống giảm, chế độ làm lạnh không đạt còn nếu thiếu môi chất lưu lượng tiết lưu giảm do đó độ quá nhiệt tăng làm cho nhiệt độ đầu đẩy tăng. - Nếu nạp môi chất quá nhiều: bình chứa không chứa hết dẫn đến một lượng lỏng sẽ nằm ở thiết bị ngưng tụ, làm giảm diện tích trao đổi nhiệt, áp suất ngưng tăng, máy có thể bị quá tải. 6.3.2 Nạp môi chất cho hệ thống lạnh. - Có hai phương pháp nạp môi chất: nạp theo đường hút và nạp theo đường cấp dịch. - Đối với hệ thống lạnh đang thiết kế thì áp dụng phương pháp nạp theo đường hút. Phương pháp này có đặc điểm như sau: - Nạp ở trạng thái hơi, số lượng nạp ít, thời gian nạp lâu. - Chỉ áp dụng cho máy có công suất nhỏ. - Việc nạp môi chất thực hiện khi hệ thống đang hoạt động. Các thao tác: - Nối bình môi chất vào đầu hút của máy nén qua bộ đồng hồ áp suất. - Dùng môi chất đuổi hết không khí trong ống nối. - Mở từ từ van nối để môi chất đi theo đường ống hút vào hệ thống. - Theo dõi lượng băng bám trên thân máy, kiểm tra dòng điện của máy nén và áp suất đầu hút không quá 3at. Trong quá trình nạp có thể theo dõi lượng môi chất bằng cách đặt bình môi chất lên cân. - Khi nạp môi chất cần chú ý không được để cho lỏng bị hút về máy nén gây ra hiện tượng ngập dịch cho máy nén rất nguy hiểm. Chương 7 TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA CHO HỆ THỐNG VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG 7.1 Trang bị tự động hóa hệ thống lạnh. 7.1.1 Sơ đồ mạch điện cho hệ thống. 1. các ký hiệu trên mạch điện: * Điện 3 pha: + R : cọc chạy. + S : cọc đề. + C : cọc chung. * MCB: cầu dao. * WP : Rơle bảo vệ áp suất nước. * OP : Rơle bảo vệ áp suất dầu. * HP : Rơle bảo vệ áp suất cao. * LP : Rơle bảo vệ áp suất thấp. * TR : Rơle thời gian. * SV : Van điện từ. *FS : Công tắc phao. * : Thanh lưỡng kim. * : Dây điện trở. * 52MX 52MX : cuộn dây khởi động từ và tiếp điểm đưa điện vào khởi động động cơ. * 52D 52D : Cuộn dây khởi động từ và tiếp điểm điều khiển đấu tam giác cho động cơ máy nén. * 52S 52S : Cuộn dây khởi động từ và tiếp điểm điều khiển đấu sao cho động cơ máy nén. * 52F 52F: Cuộn dây khởi động từ và tiếp điểm đưa điện vào khởi động quạt gió dàn ngưng. * 52F0 52F0: Cuộn dây khởi động từ và tiếp điểm đưa điện vào khởi động quạt gió dàn lạnh. * 52P 52P : Cuộn dây khởi động từ và tiếp điểm đưa điện vào khởi động bơm. * 52P0 52P0 : Cuộn dây khởi động từ và tiếp điểm đưa điện vào khởi động bơm dịch * 51M, 51F, 51P : bộ bảo vệ quá dòng cho động cơ máy nén, quạt, bơm. * AX AX : Cuộn rơle phụ và tiếp điểm bảo vệ, báo động sự cố. * BZ : Cuộn dây chuông. * : Đèn báo. 2. Sơ đồ mạch điện. Sơ đồ mạch điện động lực và mạch điện điều khiển được trình bày ở hình 7.1 7.1.2 thuyết minh sơ đồ mạch điện. Giả sử hệ thống ở trong trạng thái bình thường. Khi muốn cho hệ thống hoạt động trước hết ta phải khởi động bơm nước, quạt dàn ngưng, dàn lạnh sau đó mới khởi động máy nén. Mạch khởi động bơm nước dàn ngưng: Muốn khởi động bơm nước dàn ngưng ta nhấn nút ON, khi đó cuộn khởi động từ 52P có điện sẽ đóng tiếp điểm thường mở 52P , cấp điện cho động cơ điện của bơm nước, bơm chạy, đèn sáng. Khi nhả nút ON ra thì mạch điện vẫn được duy trì nhờ tiếp điểm tự giữ 52P cho nên bơm vẫn chạy đèn vẫn sáng bình thường. Trong quá trình hoạt động nếu thiếu nước cho bơm, ngẹt phin…. làm cho áp suất nước tạo ra ở đầu đẩy nhỏ hơn giá trị cần chỉnh trên rơle áp lực nước WP , lúc này tiếp điểm của rơle áp lực nước đóng lại, cấp điện cho rơle thời gian TR1 hoạt động với thời gian trễ quy định là 30 giây. Hết thời gian 30 giây mà áp suất nước vẫn thấp thì tiếp điểm thường mở đóng chậm TR1 sẽ đóng lại, đưa điện vào cuộn dây AX0 , cuộn AX0 sẽ đóng tiếp điểm thường mở AX0 . Tiếp điểm thường mở AX0 ở mạch báo động sự cố sẽ đóng lại, cấp điện cho cuộn dây chuông và đèn đỏ báo sự cố làm cho chuông kêu và đèn đỏ nhấp nháy báo hiệu sự cố áp suất nước thấp. Lúc mới khởi động bơm, chưa có áp suất nước đủ lớn nên tiếp điểm của rơle của áp suất nước WP vẫn đóng nhưng mạch báo động sự cố chưa làm việc. Nếu sau 30 giây kể từ khi bơm nước khởi động mà áp lực nước do bơm tạo ra không đủ lớn thì mạch báo động sự cố mới hoạt. Nếu trong khoảng thời gian 30 giây mà áp lực nước do bơm tạo ra lớn hơn giá trị được chỉnh của rơle áp lực nước thì tiếp điểm của nó mở ra, mạch báo động sự cố cắt điện. Khi bơm không làm việc áp lực nước do bơm tạo ra bằng 0, tiếp điểm của rơle áp suất nước đóng lại nhưng mạch báo động sự cố vẫn không hoạt động vì tiếp điểm 52P thường mở đã mở ra không cấp điện cho role thời gian. Khi bơm đang làm việc muốn dừng bơm ta nhấn nút OFF, cắt điện vào cuộn 52P làm mở tiếp điểm thường mở 52P , môtơ của bơm nước không có điện do vậy bơm dừng và đèn báo bơm làm việc tắt. Mạch khởi động bơm dịch. Muốn khởi động bơm dịch ta nhấn nút ON, khi đó cuộn khởi động từ 52P0 có điện sẽ đóng tiếp điểm thường mở 52P0 , cấp điện cho động cơ điện của bơm nước, bơm chạy, đèn sáng. Khi nhả nút ON ra thì mạch điện vẫn được duy trì nhờ tiếp điểm tự giữ 52P0 cho nên bơm vẫn chạy đèn vẫn sáng bình thường. Khi bơm đang làm việc muốn dừng bơm ta nhấn nút OFF, cắt điện vào cuộn 52P0 làm mở tiếp điểm thường mở 52P0 , môtơ của bơm nước không có điện do vậy bơm dừng và đèn báo bơm làm việc tắt. mạch khởi động quạt dàn ngưng. muốn khởi động quạt dàn ngưng ta nhấn nút ON khi đó cuộn khởi động từ 52F , làm mở tiếp điểm thường mở 52F để đưa điện vào mô tơ của quạt. Sau khi thả tay ra, mạch điện vẫn được duy trì nhờ tiếp điểm tự giữ 52F do vậy quạt vẫn chạy và đèn sáng. Khi muốn tắt quạt thì nhấn nút OFF, cắt điện vào cuộn 52F làm tiếp điểm thường mở 52F mở ra, mô tơ quạt mất điện. Khi nhả tay ra khỏi nút OFF thì mạch vẫn hở do đó quạt dừng và đèn tắt. Trong quá trình hoạt động nếu mô tơ quạt bị quá tải dòng điện qua cuộn dây quá lớn, các tiếp bảo vệ dòng 51F sẽ mở ra cắt điện vào cuộn dây khởi động từ làm quạt dừng. Mạch khởi động quạt dàn lạnh. Đối với mạch khởi động dàn lạnh cũng tương tự như mạch khởi động quạt dàn ngưng. muốn khởi động quạt dàn ngưng ta nhấn nút ON khi đó cuộn khởi động từ 52F0 , làm mở tiếp điểm thường mở 52F0 để đưa điện vào mô tơ của quạt. Sau khi thả tay ra, mạch điện vẫn được duy trì nhờ tiếp điểm tự giữ 52F0 do vậy quạt vẫn chạy và đèn sáng. Khi muốn tắt quạt thì nhấn nút OFF, cắt điện vào cuộn 52F0 làm tiếp điểm thường mở 52F0 mở ra, mô tơ quạt mất điện. Khi nhả tay ra khỏi nút OFF thì mạch vẫn hở do đó quạt dừng và đèn tắt. Trong quá trình hoạt động nếu mô tơ quạt bị quá tải dòng điện qua cuộn dây quá lớn, các tiếp bảo vệ dòng 51F0 sẽ mở ra cắt điện vào cuộn dây khởi động từ làm quạt dừng. Mạch khởi động động cơ máy nén: giả sử các tiếp điểm thường đóng AX1, AX2 và các tiếp điểm thường mở AX3, 52F, 52F0, 52P đều đóng. Muốn khởi động động cơ máy nén ta nhấn nút ON, tiếp điểm thường mở 52MX đóng lại làm cho các cuộn 52MX , 52C , 52S có điện sẽ đóng các tiếp điểm thường mở 52MX, 52C, 52S do vậy động cơ hoạt động ở chế độ sao. Đồng thời cuộn dây rơ le thời gian TR có điện sau thời gian 3-5 giây tiếp điểm thường đóng mở chậm TR và tiếp điểm thường mở đóng chậm TR hoạt động, sau thời gian 3 – 5 giây tiếp điểm thường đóng mở chậm TR mở ra và tiếp điểm thường mở đóng chậm TR đóng lại làm cho cuộn 52S mất điện, cuộn 52D có điện do đó mở tiếp điểm thường đóng 52S và đóng tiếp điểm thường mở 52D, lúc này máy nén chuyển chế độ làm việc sao sang tam giác. Như vậy, động cơ máy nén không đồng thời đấu sao và tam giác. Trong quá trình hoạt động của máy nén, nó có thể gặp phải các sự cố như: áp suất nén quá cao, áp suất dầu quá thấp….lúc đó động cơ máy nén được bảo vệ như sau: +) Đối với trường hợp áp suất nén quá cao: khi máy nén hoạt động vì một lý do nào đó làm áp suất nén quá cao, vượt quá giới hạn cho phép thì rơ le bảo vệ áp suất cao HPS hoạt động, đóng tiếp điểm thường mở của HPS lại, cuộn AX2 có điện, làm cho tiếp điểm thường đóng AX2 mở ra, cuộn dây 52MX mất điện, tiếp điểm thường đóng AX2 mở ra làm cho động cơ điện của máy nén dừng. +) Đối trường hợp áp suất dầu quá thấp: khi máy nén hoạt động cuộn dây 52C có điện thì tiếp điểm thường mở 52C đóng lại cấp điện cho rơ le bảo vệ áp suất dầu OPS . Nếu vì một lý do nào đó như: hỏng bơm dầu, nghẹt đường ống dẫn dầu, nghẹt phin lọc dầu…làm cho áp lực dầu tụt xuống vượt quá dưới hạn cho phép, không đủ áp lực để đẩy dầu đi bôi trơn các bộ phận chuyển động của máy nén thì tiếp điểm của rơ le áp lực dầu OPS đóng lại, cung cấp điện cho dây điện trở nung nóng thanh lưỡng kim, làm mở tiếp điểm thường đóng của rơ le áp lực dầu OPS, cuộn AX3 mất điện, tiếp điểm thường mở AX3 mở ra làm cho cuộn 52MX mất điện, tiếp điểm thường mở AX3 mở ra dẫn đến động cơ máy nén mất diện dừng. Đồng thời các tiếp điểm thường đóng AX3 đóng lại cấp điện cho mạch báo động sự cố làm cho chuông reo và đèn đỏ báo sự cố áp suất dầu thấp bậc sáng nhấp nháy. Lúc mới khởi động máy nén, áp suất dầu vẫn thấp nên tiếp điểm của rơ le áp suất dầu OPS cũng đóng lại nhưng mạch báo động sự cố vẫn chưa hoạt động vì phải cần một thời gian trễ sau khi dây điện trở đủ nóng mở tiếp điểm thường đóng của rơ le áp lực dầu OPS . Trong khoảng thời gian đó nếu áp suất dầu tăng lên đến mức đạt yêu cầu thì lúc đó tiếp điểm của OPS sẽ tự mở ra làm cho dây điện trở không được đốt nóng và tiếp điểm thường đóng của OPS vẫn đóng, cuộn AX3 vẫn có điện , tiếp điểm thường đóng AX3 của mạch báo động sự cố vẫn mở cho nên mạch báo động sự cố không hoạt động. Trong tất cả các sự cố trên. Khi cuộn 52MX mất điện sẽ làm cho tiếp điểm thường mở 52MX mở ra để ngắt diện cho động cơ máy nén, làm máy nén dừng đồng thời các tiếp điểm của mạch báo động sự cố sẽ làm việc ứng với từng sự cố. Trong quá trình hoạt động của máy nén lạnh nhiệt tải của tủ đông luôn thay đổi do đó năng suất lạnh của máy nén cung phải thay đổi theo. Nếu nhiệt tải giảm, quá trình sôi môi chất trong dàn lạnh giảm đi, lượng hơi tạo ra ít. Do đó nếu năng suất lạnh của máy nén không giảm thì máy nén có nguy cơ hút phải lỏng dẫn đến ngập dịch, nén lỏng rất nguy hiểm. Vì vậy, phải điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén cho phù hợp với nhiệt tải cho phù hợp với nhiệt tải của tủ đông trong quá trình hoạt động của máy nén. Để điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén người ta điều chỉnh thông qua áp suất hút tác động đến cơ cấu tải - giảm tải, cụ thể là rơ le áp suất hút thấp LPS . + Trường hợp công tắt COS1 ở vị trí MAN thì không thể điều chỉnh năng suất lạnh mà chỉ có thể điều chỉnh van chặn hút đóng bớt lại để cho máy nén không hút phải lỏng. Lúc này rơ le áp suất thấp không có tác dụng giảm tải. + Trường hợp công tắt COS1 ở vị trí AUTO, hoạt động của mạch điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén bằng van điện từ như sau: khi áp suất hút thấp hơn giá trị được điều chỉnh trong rơ le áp suất thấp LPS thì tiếp điểm LPS đóng lại cung cấp điện cho cuộn dây của van điện từ SV0 , đèn bậc sáng báo hiệu máy nén đang được giảm tải, van điện từ SV0 hoạt động sẽ mở ra cho dầu quay trở lại caste , không cung cấp dầu vào xilanh của cơ cấu giảm tải, piston giảm tải bị đẩy ra bởi lực đẩy của lò xo, chốt nâng đẩy lá van hút đi lên, lượng môi chất đẩy đi và hút về ít hơn do đó năng suất lạnh giảm. Khi áp suất hút tăng lên đến giá trị quy định của rơ le áp suất hút thấp LPS thì tiếp điểm của LPS mở ra, cuộn dây của van điện từ SV2 mất điện, đóng đường dầu về caste máy nén, cho dầu vào piston giảm tải, máy nén lại mang tải bình thường đồng thời đèn báo giảm tải tắt do không có điện vào. Lưu ý là khi máy nén khởi động thì mạch này mới hoạt động nhờ tiếp điểm thường mở 52MX của động cơ máy nén đóng lại. Mạch điện cấp dịch và bảo vệ mức dịch cao ở bình trung gian: Khi máy nén hoạt động, cuộn 52MX có điện, đóng tiếp điểm thường mở 52MX , tiếp điểm công tắc phao FS1 đóng lại, công tắc ở vị trí AUTO, cấp điện cho van điện từ cấp dịch SV2 do đó bình trung gian được cấp dịch, đèn báo báo cấp dịch bình trung gian bật sáng. Khi mức dịch trong bình trung gian cao quá mức cho phép thì công tắc phao hoạt động, tiếp điểm của FS2 sẽ đóng lại , cuộn AX4 có điện sẽ đóng tiếp điểm thường mở AX4 đưa điện vào mạch báo sự cố mức dịch cao ở bình trung gian, đèn đỏ sáng, chuông kêu. Lúc này nhấn nút ALARM STOP cuộn AX6 có điện sẽ đóng tiếp điểm thường mở AX6 , mở tiếp điểm thường đóng AX6, chuông không kêu nữa. Khi thả tay ra khỏi nút ALARM STOP thì chuông tắt nhưng đèn vẫn sáng. Mạch điện báo động sự cố của hệ thống: Trong quá trình hoạt động của hệ thống, nếu có những sự cố xảy ra như: áp suất nước quá thấp, mức dịch trong bình trung gian quá cao, áp suất nén quá cao, áp suất dầu quá thấp thì các cuộn AX0 , AX1 , AX2 , AX3 sẽ điều khiển các tiếp điểm tương ứng đóng mạch báo sự cố làm đèn đỏ sáng , chuông reo. Khi đó nếu ta nhấn nút ALAM STOP thì cuộn dây AX6 có điện, các tiếp điểm thường đóng của AX6 mở ra, chuông mất điện hết reo đồng thời các tiếp điểm thường mở AX6 đóng lại. Đèn báo sự cố vẫn sáng. Khi sử lý song sự cố, ta nhấn nút ALARM RESET thì hệ thống làm việc bình thường trở lại. 7.1.3 An toàn khi vận hành hệ thống. Để bảo đảm an toàn, phải nghiêm chỉnh thực hiện các quy tắc an toàn vận hành máy lạnh và các quy tắc an toàn thiết bị điện. - Chỉ cho phép những người sau đây được vận hành máy lạnh: + Đã được học lớp chuyên môn về vận hành máy lạnh. + Đối với thợ điện, đã được học lớp chuyên môn về vận hành thiết bị điện. - Những người làm việc đều phải biết kỹ thuật an toàn về sơ cứu, không kể cấp bậc chuyên môn nào. - Người vận hành máy lạnh cần phải biết: +Kiến thức sơ cấp về các quá trình trong máy lạnh, trong hệ thống máy. + Tính chất của chất làm lạnh ( môi chất lạnh, môi trường truyền lạnh). + Các quy tắc sửa chữa hệ thống thiết bị lạnh. + Thợ lắp đặt điện phải biết lắp đặt, đọc bản vẽ. + Cách lập nhật ký, biên bản vận hành máy. - Cấm để xăng, dầu hoả và các chất lỏng dễ cháy khác trong phòng máy. - Thiết bị lạnh phải được kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ ít nhất 3 tháng 1lần. - Cấm người không có trách nhiệm đến gần hoặc có bất kỳ tác động gì đến thiết bị. - Trong tủ đông tuyệt đối không được xếp hàng quá tải trên tấm plate. - Cấm người vận hành máy uống rượu hoặc say rượu trong giờ trực vận hành máy. 7.2 Vận hành hệ thống lạnh. 7.2.1 Những vấn đề cần chú ý trước khi vận hành hệ thống lạnh. - Nguồn điện phải có đủ điện thế 3 pha 380 ± 5%, tần số 50Hz. - Kiểm tra lượng nước trong tháp giải nhiệt có đủ và liên tục hay không, nếu thiếu phải bổ sung thêm. - Kiểm tra bộ lọc nước có bị bám bẩm hay không. - Kiểm tra sự tuần hoàn và phân phối nước giải nhiệt đến bình ngưng, các van nước phải được mở. - Kiểm tra mức dầu trong bình tách dầu (mực dầu từ 1/2 – 2/3 kính xem dầu). - Kiểm tra độ kín của hệ thống xem có bị rò rỉ hay không. - Kiểm tra các công tắc xoay, các công tắc này phải đặt ở vị trí “Tắt” OFF. 7.2.2 Vận hành hệ thống. - Ấn nút ON cấp điện cho hệ thống. - Bật công tắc khởi động bơm, quạt tháp giải nhiệt, quạt dàn ngưng. - Sau thời gian khoảng 3 – 5 phút thì bật khởi động máy nén. Công việc bật máy nén bao gòm như sau: Mở các van trên đường đẩy và hút ở cả hai cấp. Các van chặn hút, van chặn đẩy và van khởi động vẫn đóng. Mở các van cấp nước làm mát. Mở các van khởi động của xi lanh cao áp và hạ áp. Đóng điện, chờ máy đạt số vòng quay định mức. Mở van đẩy các xi lanh cao áp trước, sau đó mở van đẩy của các xi lanh hạ áp. Đóng các van khởi động và mở van hút xi lanh hạ áp. Khi áp suất hút xi lanh cao áp đạt khoảng 1,5 2 bar thì từ từ mở van hút xi lanh hạ áp để áp suất hút xi lanh cao áp không tăng quá trị số cho phép ( khoảng 4,5 5 bar ) tuỳ theo từng máy. Nếu áp suất này tăng cao thì phải đóng van hút hạ áp rồi lại từ từ mở nhỏ, điều chỉnh lại. 7.2.3 Ngừng hệ thống trong điều kiện bình thường. Hút hết hơi khỏi máy bằng cách đóng van hút hạ áp rồi sau đó đóng van hút cao áp. Ngắt điện. Khi máy không quay nữa thì đóng các van đẩy ở hai cấp. Đóng các van cấp lỏng và tất cả các van trên đường hút và đường đẩy. Ngừng cấp nước làm mát, ngừng bơm, quạt, ..v..v... Bảng 7.1. Thông số vận hành hệ thống. Điện áp V Dòng Điện A Áp suất cao kg/cm2 Áp suất thấp kg/cm2 Áp suất nước kg/cm2 Nhiệt độ dầu 0C 380 65 ¸ 80 16 ¸ 18 0,3 ¸ 1,5 1 ¸ 1,5 75 ¸ 85 7.2.5 Xử lý một số sự cố thông thường. Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến sự cố ở máy nén, nói chung để xác định chính xác nguyên nhân cụ thể phải có kinh nghiệm nhất định về vận hành máy này. Ở đây chỉ nêu một vài điểm chung nhất định về một số sự cố và cách xử lý: - Bộ bảo vệ quá tải động cơ máy nén tác động hoặc tiếp điểm bảo vệ nhiệt độ trong động cơ máy nén tác động. + Kiểm tra động cơ máy nén. + Kiểm tra nhiệt độ máy nén. - Bộ bảo vệ áp suất cao tác động. + Kiểm tra đồng hồ đo áp suất lực nước giải nhiệt có đủ áp lực không (thông thường khoảng 1 ¸1,5 bar). + Kiểm tra xem các van trên đường nước giải nhiệt đã mở hết chưa. + Kiểm tra bơm nước, quạt tháp giải nhiệt có hoạt động không. + Kiểm tra xem tháp giải nhiệt, dàn ngưng có bị dơ không và vệ sinh nếu bị dơ. - Bảo vệ áp suất thấp tác động. + Kiểm tra hệ thống tuần hoàn của môi chất lạnh, các phin lọc, các van cấp dịch... - Bảo vệ nhiệt độ dầu tác động. + Kiểm tra phin lọc nước tháp giải nhiệt, tháp và bình ngưng có bị dơ hay không, kiểm tra gas có đủ hay không... TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Đinh Văn Thuận – PGS.TS Võ Chí Chính. Hệ thống máy và thiết bị lạnh, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội 2007. Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh cơ sở, Nhà xuất bản giáo dục. Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội - 2005. Hoàng Đình Tín – Bùi Hải, Bài tập nhiệt kỹ thuật. Hoàng Đình Tín, Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt, Nhà xuất bản khoa học Hà Nội – 2007. Nguyễn Đức Lợi. Tự động hoá hệ thống lạnh, Nhà xuất bản Giáo dục, HàNội 2005. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ, Đinh Văn Thuận. Kỹ thuật lạnh ứng dụng, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 2004. Cơ học chất lưu