Chương 7: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH
VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN
3.5.1/ Chọn các thông số của chế độ làm việc
Chế độ làm việc của một hệ thống lạnh được đặc trưng bằng bốn
nhiệt độ sau :
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t
o
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t
k
- Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu t
ql
- Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) t
qn3.5.1.1/ 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 :
t
o
= t
b
-

t
o
t
b
: Nhiệt độ hầm đông gió ,
o

t
k
= t
w
+

t
k
,
o
C
Trong đó :
t
w
: Nhiệt độ nước tuần hoàn,
o
C
Do thi
ết bị ngưng tụ được chọn để thiết kế trong hệ thống lạnh
là thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng bay hơi .
Vì vậy t
w
= t
ư
+ ( 4

8 k )
Mà t
ư
= 34,5

C ) chọn 42
o
C
3.5.1.3/ Nhiệt độ quá lạnh t
ql
Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu
t
ql
= t
w1
+ (3

5
o
C )
Trong đó :
t
w1
: nhiệt độ nước vào dàn ngưng,
o
C
t
w1
= 30
o
C
Thay vào ta có :
t
ql
= 30 + ( 3

t
h
= t
o
+ ( 5

15)
o
C
= -44
o
C + ( 5

15)
o
C
Ch
ọn t
h
= -35
o
C
3.5.2/ Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh
Ta nhận thấy :
P
o
( t
o
= - 44
o

7
5’
4
2
1
NT
BH
NCA
NHA
BTG
3
5
- BH : Bình bay hơi
- NHA :Máy nén hạ áp
- NCA : Máy nén cao áp
- NT : Bình ngưng tụ
- TL
1
, TL
2
: Van tiết lưu 1
và 2.
- BTG Bình trung gian
9
Hình 3-1 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có
ống xoắn

Hình 3-2 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S
t
o

ào bình
trung gian và
được làm mát hoàn toàn thành hơi bão hoà khô, hỗn
hợp hơi bão hoà khô tạo thành ở bình trung gian được máy nén cao
áp hút về và nén đoạn nhiệt đến áp suất ngưng tụ P
K
(điểm 4). Sau
đó đi vào thiết bị ngưng tụ v
à nhả nhiệt trong môi trường làm mát
ngưng tụ thành lỏng cao áp (điểm 5). Tại đây nó chia ra làm 2
dòng, m
ột dòng nhỏ thì đi qua van tiết lưu 1 giảm áp suất đến áp
suất trung gian P
tg
(điểm 7) rồi đi vào bình trung gian. Tại đây
lượng hơi tạo th
ành do van tiết lưu 1 cùng với lượng hơi tạo thành
do làm
mát hoàn toàn hơi nén trung áp và lượng hơi tạo thành do
làm quá l
ạnh lỏng cao áp trong ống xoắn được hút về máy nén cao
áp . Một dòng lỏng cao áp còn lại đi vào trong ống xoắn của bình
trung gian và được quá lạnh đẳng áp đến điểm 6 sau đó đi qua van
tiết lưu 2 giảm áp suất đến áp suất bay hơi (điểm 9). Sau đó đi vào
thi
ết bị bay hơi nhận nhiệt của sản phẩm cần làm lạnh hoá hơi đẳng
áp đẳng nhiệt thành hơi (1’) và chu tr
ình cứ thế tiếp tục .
2/ Các quá trình của chu trình
- 1’-1: Quá nhiệt hơi hút

C p, MPa h, kJ/kg v, m
3
/kg Trạng thái
1’
1
2
3
4
5’
5
6
- 44
- 35
70
-8
112
42
33
-5
0,0576
0,0576
0,3151
0,3151
1,6429
1,6429
1,6429
1,6429
1401
1421,1
1636,4

0,3151
0,3151
0,0576
352,78
163,55
177,19
0,387
0,00154
1,902
Hơi bão hoà
L
ỏng trung áp
Hơi b
ão hoà ẩm
Theo bảng hơi bão hoà ta xác định được :
P
o
( t
o
= - 44
o
C ) = 0,0576 MPa
P
k
( t
k
= 42
o
C) = 1,6429 MPa
T

o
= h
1’
– h
9
= 1401 – 177,19 = 1223,81 kJ/kg
c/ Năng suất lạnh riêng thể tích
q
v
=
1,2
81,1223
1

V
q
O
= 582,766 kJ/m
3
d/ Công nén riêng
l = l
1
+
1
23
.
m
lm
kJ/kg
m

1
h
6

m
3
( h
3
– h
7
) = m
1
( h
5
– h
7
– h
6
– h
2
)


1
3
m
m
=
73
6752

4
– h
3
h
5
= h
7
Thay vào ta có :
l = ( h
2
– h
1
) +




73
3462
hh
hhhh



= ( 1636,4 – 1421,1 ) +




78,3528,1451




do h
5
= h
7
nên
73
62
1
3
hh
hh
m
m



V
ậy ta có :
q
k
= (h
4
– h
5
)



m
1
=
O
O
q
Q
kg/s
Trong đó :
Q
o
: Năng suất lạnh của máy nén , kW
Q
o
= 122,906 kW
V
ậy m
1
=
81,1223
906,122

O
O
q
Q
= 0,1 kg/s
b) Cấp cao áp
Do h
5

/s
b) Cấp cao áp
V
ttCA
= m
3 .
v
3
, m
3
/s
= 0,132 . 0,387
= 0,051 m
3
/s
3/ Hệ số cấp máy nén
a) Cấp hạ áp
tg
O
O
OO
m
O
tgtg
O
OO
HA
T
T
P














Trong đó :
P
o
: Áp suất tại thời điểm môi chất sôi.
P
o
= 0,0576 MPa
P
tg
: Áp suất trung gian
P
tg
= 0,3151 MPa
Theo sách HDTKHTL – Trang 168 :
L
ấy


o
K
Thay vào ta có
265
229
.
0576,0
01,00576,0
0576,0
01,03151,0
05,0
0576,0
01,00576,0
1,1
1
















CA
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1



















K
= 42 + 273 = 315
o
K

P
tg
=

P
K
= 0,005

0,01 MPa
c = 0,03

0,05
m = 0,95

1,1
Thay vào ta có :
315
265
.
3151,0
01,03151,0
3151,0
01,06429,1
05,0
3151,0






CA

= 0,634
4) Thể tích hút lý thuyết ( thể tích quét pittông )
a) Cấp hạ áp
V
ltHA
=
HA
ttHA
V

, m
3
/s
=
541,0
21,0
= 0,388 m
3
/s
b) Cấp cao áp
V
ltCA
=

/s ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL-
Trang 178 ch
ọn máy nén 2 cấp A0600 có các thông số kỹ
thuật sau :
- Năng suất lạnh : 670 kW
- Công suất điện : 190 kW
- Thể tích hút lý thuyết của máy nén : 4,4 m
3
/s
- S
ố xilanh : 2
- Đường kính xilanh : 280mm
5/ Số máy nén cần chọn
Z
MN
=
ltMN
lt
V
V
, chiếc
Trong đó :
V
ltMN
: thể tích hút lý thuyết của máy nén , m
3
/s
V
ltMN
= 4,4 m

l
1
= h
2
– h
1
= 1636,4 – 1421,1 = 215,3 kJ/kg
Thay vào ta có :
N
S
= 0,1 x 215,3 = 21,53 kW
b) Cấp cao áp
N
S
= m
3
. l
2
, kW
Trong đó :
m
3
: Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén cao áp, kg/s
m
3
= 0,132 kg/s
l
2
: Công nén riêng cấp cao áp , kJ/kg
l

273
8
27344





b = 0,01
t
o
: Nhiệt độ sôi,
o
C
t
o
= - 44
o
C
Thay vào ta có :
820,0)44(001,0
265
229

i

b) Cấp cao áp

i


833,0)8(001,0
315
265

i

8/ Công suất chỉ thị
a) Cấp hạ áp
N
i
= 256,26
820,0
53,21

i
S
N

kW
b) Cấp cao áp
N
i
= 086,33
833,0
561,27

i
S
N


N
ms
= 0,21 . 0,049 = 0,01 kW
b) Cấp cao áp
N
ms
= V
ttCA
. P
ms
, kW
V
ttCA
: Thể tích hút thực tế của máy nén phần cao áp,
m
3
/s
V
ttCA
= 0,051 m
3
/s
P
ms
: áp suất ma sát riêng , MPa
Đối với máy nén amoniac thẳng dòng P
ms
= 0,049

0,069

=
eltd
e
N

.
, kW
Công su
ất điện N
el
là công suất đo được trên bảng đấu
điện có kể đến tổn thất truyền động khớp , đai
td

: Hiệu suất truyền động của khớp, đai
td

= 0,95
el

: Hiệu suất dộng cơ
el

= 0,80

0,95
Thay vào ta có :
N
elHA
=


0,95
Thay vào ta có :
N
elCA
=
85,0.95,0
07,33
= 40,953 kW
12) Nhiệt thải ra ở bình ngưng
Q
k
= m
3
. l
3
, kW
= m
3
( h
4
– h
5
)
= 0,132 ( 1660,6 – 352,78 )
= 172,632 kW