Chương XI
Thiết kế, lắp đặt, thử nghiêm và vận
hành hệ thống lạnh
11.1 Những vấn đề cần quan tâm khi
thiết kế hệ thống lạnh
11.1.1 Chọn phương pháp cấp dịch dàn lạnh
Lựa chọn phương pháp cấp dịch cho dàn lạnh có ý nghĩa rất quan
trọng đến hiệu quả làm việc, khả năng thu hồi dầu..
Có các phương pháp cấp dịch chủ yếu sau :
- Cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp
- Cấp dịch kiểu ngập dịch từ bình giữ mức
- Cấp dịch bằng bơm dịch
11.1.2.1 Phương pháp cấp dịch tiết lưu trực tiếp
Phương pháp cấp dịch tiết lưu trực tiếp là phương pháp cấp
dịch mà môi chất sau tiết lưu đi trực tiếp vào dàn lạnh không qua bất
cứ khâu trung gian nào (hình 11-1).
Môi chất lạnh sau tiết lưu đi trực tiếp vào dàn lạnh không qua
các khâu trung gian nên tổn thất nhiệt thấp. Đây là phương pháp đơn
giãn, không đòi hỏi phải có các thiết bị khác đi kèm, chi phí đầu tư
thấp.
Phương pháp tiết lưu tr
ực tiếp có thể sử dụng van tiết lưu tay và
van tiết lưu tự động. Nhưng van tiết lưu tay chỉ nên sử dụng tiết lưu
trực tiếp cho các hệ thống có chế độ nhiệt ổn định lâu dài. Đối với các
hệ thống hoạt động không ổn định, phụ tải luôn biến động không
nên sử dụng van tiết lưu tay, vì có thể gây ngập dịch khi phụ tả
i giảm,
nhiệt độ buồng lạnh thấp.
mức
Phương pháp cấp dịch kiểu ngập lỏng từ bình giữ mức được sử
dụng cho các thiết bị bay hơi đòi hỏi lưu lượng môi chất và phụ tải
nhiệt lớn, thời gian làm lạnh tương đối nhanh (hình 11-2).
Thiết bị bay hơi trong hệ thống lạnh cấp dịch kiểu ngập lỏng
luôn luôn chứa ngập lỏng lỏng bão hoà. Dịch lỏng được cấp trực ti
ếp
từ bình giữ mức xuống nhờ cột áp thuỷ tĩnh. Để đảm bảo cung cấp
dịch lỏng đầy đủ cho dàn lạnh, mức dịch tối thiểu trong bình giữ mức
luôn được duy trì.
Do trong dàn lạnh luôn luôn ngập dịch lỏng nên hiệu quả trao
đổi nhiệt khá lớn so với hơi bão hoà khi tiết lưu trực tiếp, giảm đáng
kể thời gian làm lạnh.
Tuy nhiên, phương pháp này có một số
nhược điểm :
- Phải trang bị thêm bình giữ mức và các thiết bị khác đi kèm
(van phao, van an toàn, đồng hồ áp suất, van chặn vv..) nên chi phí
đầu tư tăng lên đáng kể.
- Lượng môi chất sử dụng trong hệ thống tăng do trong quá
trình hoạt động một lượng lớn đã tích tụ tại bình giữ mức.
- Chuyển động của môi chất trong dàn bay hơi là chuyển động
đối lưu tự nhiên, nhờ cộ
t áp thuỷ tĩnh nên tốc độ khá thấp. Tốc độ đó
phụ thuộc vào tốc độ hoá hơi của môi chất trong dàn lạnh. Nếu tốc độ
hoá hơi chậm thì kéo theo tốc độ luân chuyển chậm. Do tốc độ môi
chất bên trong dàn lạnh chậm nên hiệu quả trao đổi nhiệt cũng không
thực sự cao và thời gian làm lạnh vẫn còn dài. Đối với hệ thống đòi
hỏi thời gian làm lạ
nh ngắn như các hệ thống cấp đông nhanh phương
pháp này không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
sử dụng phương pháp cấp dịch bằng bơm. Phương pháp này được sử
dụng dụng trong các thiết bị cấp đông lạnh nhanh. Sở dĩ cấp dịch bằng
bơm thì hiệu quả trao đổi nhiệt rất cao và thời gian làm l
ạnh giảm là
vì 2 lý do sau :
- Môi chất trong dàn lạnh ở trạng thái lỏng có nhiệt rất thấp.
388
- Môi chất lỏng chuyển động cưỡng bức với tốc độ lớn.
DP
vÒ m¸y nÐn
Hình 11-3 : Phương pháp cấp dịch bằng bơm
Tuy nhiên sử dụng bơm cấp dịch cho dàn lạnh có nhược điểm
chỉ có một lượng lỏng khi qua dàn lạnh sẽ hoá hơi, một lượng lớn sau
dàn lạnh không kịp hoá hơi nên khả năng ngập lỏng rất lớn nếu hút
trực tiếp về máy nén ngay. Trong trường hợp này bắt buộc phải có
bình chứa hạ áp. Bình chứa hạ áp có chức năng vừa là nơi chứa lỏng
cho b
ơm cấp dịch hoạt động ổn định vừa là thiết bị để tách lỏng và
hơi sau dàn lạnh.
11.1.2 Lựa chọn thiết bị ngưng tụ
Để chọn thiết bị ngưng tụ phù hợp với từng hệ thống cụ thể,
chúng ta cần nắm rỏ các đặc điểm của từng loại thiết bị ngưng tụ.
Các hệ thống lạnh lớn thường sử dụng các thiết bị ngưng tụ sau
đây:
- Dàn ngưng không khí
2 Dàn ngưng tụ bay hơi - Hệ thống lạnh công suất lớn và rất lớn:
Máy đá, tủ cấp đông, hệ thống lạnh
I.Q.F, hệ thống lạnh nhà máy bia, hệ
thống lạnh trung tâm, đặc biệt hay sử
dụng trong các hệ thống NH
3
công suất
lớn.
- Nơi nguồn nước khan hiếm, phải sử
dụng nước thuỷ cục hoặc nước ngầm đã
qua xử lý.
3 Dàn ngưng kiểu tưới - Dùng trong các hệ thống công suất
trung bình và lớn, nơi chất lượng nguồn
nước không tốt (sông, ao, hồ), khu vực
xa dân cư, ven sông, hồ.
- Hệ thống sử dụng: Máy đá cây
4 Dàn ngưng không khí - Dùng cho hệ thống lạnh công suất nhỏ
và trung bình, đặc biệt các hệ thống
lạnh, môi chất frêôn
- Hệ thống sử dụng: Kho lạnh, kho chờ
đông, hệ thống điều hoà không khí .
5 Dàn ống lồng ống - Dùng trong các hệ thống nhỏ, đặc biệt
hệ thống lạnh frêôn , trong các máy điều
hoà không khí 390
11.1.3 Chọn môi chất lạnh
Lựa chọn môi chất lạnh hợp lý là một trong những vấn đề rất
quan trọng khi thiết kế các hệ thống lạnh.
đã quá trễ. Khác với các thiết bị cấp đông, máy đá hoạt động theo
mẻ, hàng hoá chỉ đưa vào làm lạnh trong một thời gian ngắn, mỗi lần
làm lạnh số lượng hàng không lớn lắm, các kho lạnh hoạt động lâu
dài, hàng hoá được bảo quản hàng tháng, có khi cả năm trời, trong
quá trình đó xác suất rò rỉ
rất lớn, nghĩa là rủi ro rất cao. Mặt khác
kho lạnh là nơi tập trung một khối lượng hàng rất lớn, hàng trăm thậm
chí nghìn tấn sản phẩm. Giá trị hàng hoá trong các kho lạnh cực kỳ
lớn, nếu xảy ra rò rỉ môi chất NH
3
vào bên trong các kho lạnh, hàng
hoá bị hỏng các xí nghiệp có thể sẽ bị phá sản. Việc thiết kế kế các
kho lạnh sử dụng NH
3
là chứa đựng nhiều nguy cơ và rủi ro cho
doanh nghiệp.
- Đối với hệ thống nhỏ , trung bình nên sử dụng môi chất lạnh
frêôn
+ Môi chất R134a là môi chất thay thế thích hợp nhất
cho R
12
, nó được sử dụng cho các hệ thống lạnh công suất rất nhỏ như
tủ lạnh gia đình, máy điều hoà công suất nhỏ, máy điều hoà xe hơi vv..
vì năng suất lạnh riêng thể tích nhỏ.
391
+ Môi chất lạnh R
22
được sử dụng chủ yếu cho các hệ
thống lạnh nhỏ và trung bình, ví dụ trong các máy điều hoà công suất
t
lửa cao, độ nhớt ít thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Bảo quản dầu
cẩn thận tránh lọt ẩm, bụi vào bên trong dầu.
Không nên sử dụng tuỳ tiện dầu. Khi cần thay dầu cần có sự
góp ý của nhà sản xuất.
392
11.2 Lắp đặt hệ thống lạnh
11.2.1. Lắp đặt các thiết bị
11.2.1.1 Lắp đặt máy nén lạnh
* Yêu cầu đối với phòng máy
- Các phòng máy tốt nhất nên bố trí ở tầng trệt, cách biệt hẵn
khu sản xuất, tránh ảnh hưởng xấu đến 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 và thao tác, xử lý. Cửa chính là cửa 02 cánh mở ra phía
ngoài, các thiết bị đo lường, điều khiển phải nằm ở vị trí thuận lợi thao
tác, dễ quan sát. Mỗ gian máy có ít nhất 02 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 d
ễ dàng thao tác, đọc
các thông số.
- Nền phòng máy đảm bảo cao ráo, tránh ngập lụt khi mưa bão có
thể làm hư hại máy móc thiết bị.
- Nếu gian máy không được thông gió tự nhiên tốt, có thể lắp quạt
cn sn cỏc l cú kớch thc ln hn yờu cu, khi a thit b vo
v trớ , ta tin hnh lp bu lụng ri sau ú cho va xi mng vo c
nh bu lụng (xem hỡnh 11-4).
600 200200
1000100 100
1200
1450
125125
1700
100
100
150
Bê tông cốt thép M200
Sắt
8, a=200
Nền gian má y
Lớ p bê tông đá dă m
4x6, M150
Nền đất đầm kỹHỡnh 11-4: Múng cm mỏy nộn kho lnh
394
- Nếu đặt máy ở các tầng trên thì phải đặt trên các bệ chống rung và
bệ quá tính (hình 11-5).
- Sau khi đưa được máy vào vị trí lắp đặt dùng thước level
sử dụng các tấm panel polyurethan đã được chế tạo theo các kích
thước tiêu chuẩn. Bề rộng của các tấm panel thường là 300mm,
600mm, 1200mm. Vì vậy khi thiết kế cần chọn kích thước kho thích
hợp : kích thước bề rộng, ngang phải là bội số của 300mm.
Các panel sau khi sản xuất đều có bọc lớp ni lông bảo vệ tránh
xây xước bề mặ
t trong quá trình vận chuyển, lắp đặt. Lớp ni lông đó
chỉ nên được dỡ ra sau khi lắp đặt hoàn thiện và chạy thử kho, để đảm
bảo thẩm mỹ cho vỏ kho.
1. Lắp đặt panel kho lạnh
Panel kho lạnh được lắp đặt trên các con lươn thông gió. Các
con lươn thông gió được xây bằng bê tông hoặc gạch thẻ, cao khoảng
100÷200mm đảm bảo thông gió tốt tránh đóng băng làm hỏng panel.
Bề mặt các con lươn dốc v
ề hai phía 2% để tránh đọng nước.
So với panel trần và tường, panel nền do phải chịu tải trọng lớn của
hàng nên sử dụng loại có mật độ cao hơn, khả năng chịu nén tốt. Các
tấm panel nền được xếp vuông góc với các con lươn thông gió.
Khoảng cách hợp lý giữa các con lương khoảng 300÷500mm.
Các tấm panel được liên kết với nhau bằng các móc khoá gọi là
camlocking đã được gắn sẵn trong panel, vì thế lắ
p ghép rất nhanh,
vừa sát và chắc chắn..
Panel trần được gối lên các tấm panel tường đối diện nhau. Khi
kích thước kho quá lớn cần có khung treo đỡ panel, nếu không panel
sẽ bị võng.
Sau khi lắp đặt xong các khe hở giữa các tấm panel được làm
kín bằng cách phun silicon hoặc sealant. Do có sự biến động về nhiệt
độ nên áp suất trong kho luôn thay đổi, để cân bằng áp bên trong và
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 t
ụ thường được lắp đặt trên cao, ở trên các bệ
bê tông, các giá đỡ hoặc ngay trên bình chứa thành 01 cụm mà người
ta thường gọi là cụm condensing unit.
- Vị trí lắp đặt thiết bị ngưng tụ cần thoáng mát cho phép dễ
hưởngvtới con người và quá trình sản xuất.
* Đối với bình ngưng tụ ống chùm nằ
dàng thoát được nhiệt ra môi trường xung quanh, không gây ảnh
m ngang.
i gọn, tuy nhiên
khi lắp cần lưu ý để dành các khoảng hở ở hai đầu bình đủ để có thể
Bình ngưng tụ nằm ngang có cấu tạo tương đố
397
vệ sinh bình trong thời kỳ bảo dưỡng. Các đoạn đường ống nước giải
nhiệt vào ra bình dễ dàng tháo dỡ khi vệ sinh.
Khi diện tích trao đổi nhiệt của bình F = 200 ÷ 400m
2
đường kính
ống dẫn lỏng phải d
> 70mm. Khi diện tích
2
nhỏ hơn 200m thì d >
50
ắp đặt trên các bệ bê tông
nước có thể bị cuốn theo gió hoặc bắn
ớc, thang để trèo lên đỉnh dàn. Đáy bể chứa nước dốc
ích dắc.
* Dàn ngưng không khí :
Khối lượng nói chung của các dàn ng
không lớn, vì thế đại bộ phận các
giá đỡ đặt ở ngoài trời.
Do hiệu quả trao đổi nhiệt thường không lớ
n nên khi lắp cần
lưu ý tránh bị bức xạ nhi398
11.2.1.4. Lắp đặt thiết bị bay hơi.
Thiết bị bay hơi có nhiều dạng, mỗi một dạng có những cách
lắp đặt khác nhau.
* Dàn lạnh xương cá
Dàn lạnh xương cá chủ yếu được sử dụng để làm lạnh nước
muối trong các máy đá cây và làm lạnh các loại chất lỏng cho các mục
đích khác nhau.
Khi lắp dàn lạnh xương cá phải ngập hoàn toàn trong chất lỏng
cần làm lạnh.
Nên bố trí dàn lạnh ở giữa bể muối để
quá trình trao đổi nhiệt
được nhanh và ít tổn thất nhiệt.
Thường người ta bố trí dòng nước chảy theo chiều từ đỉnh đến
chân của các ống trao đổi nhiệt. Cấp dịch từ phía dưới và hơi đi ra
phía trên.
* Dàn lạnh không khí
Dàn lạnh không khí được sử dụng trong các hệ thống kho lạnh,
kho cấp đông, hệ thống cấp đông gió và I.Q.F
Khi lắp đặt cần lưu ý hướng tuần hoàn gió sao cho thuận lợ
i và
100mm.
11.2.2. Lắp đặt đường
11.2.2.1 Lắp đặt đường ống môi chất
Trong quá trình thi công và lắp đặt đường ống môi chất cần lưu ý các
điểm sau:
- Không được để bụi bẩn, rác lọt vào bên trong đường ống. Loại bỏ
các đầu nút ống, tránh bỏ sót rất nguy hiểm.
- Không được đứng lên thiết bị, đường ống, dùng ống môi chất để
bẩy di dời thiết bị, để các vật nặng đè lên ống,
- Không dùng giẻ hoặc vật liệu xơ, mềm để
lau bên trong ống vì
xơ vải sót lại gây tắc bộ lọc máy nén.
- Không để nước lọt vào bên trong ống, đặc biệt môi chất frêôn.
ống trước khi lắp đặt cần để nới khô ráo, trong phòng, tốt nhất nên để
ống trên các giá đỡ cao ráo, chắc chắn.
- Không tựa, gối thiết bị lên các cụm van, van an toàn, các tay van,
ống môi chất
- Đối với đường ống frêôn phải chú ý hồi dầu, ống hút đặt nghiêng.
- Các đường ống trong trường hợ
p có thể nên lắp đặt trên cùng
một cao độ, bố trí song song với các tường, không nên đi chéo từ góc
này đến góc khác làm giảm mỹ quan công trình.
400
Copyright: Tài liệu đại học ©