đồ án hệ thống lạnh cho nhà máy thủy sản, chương 4

Chia sẻ: Nguyen Van Binh Binh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

371
lượt xem 149
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 to - Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk - Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql - Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) tqn 2.5.1.1/ 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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: đồ án hệ thống lạnh cho nhà máy thủy sản, chương 4

Chương 4: THÀNH LẬP SƠ ĐỒ , TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH VÀ TÍNH CHỌN MÁY NÉN 2.5.1/ 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 to - Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk - Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu tql - Nhiệt độ hơi hút về máy nén ( nhiệt độ quá nhiệt) tqn 2.5.1.1/ 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 : to = tb -  to tb : Nhiệt độ tủ cấp đông tb = - 350C o  to : hiệu nhiệt độ yêu cầu , C Theo sách HDTKHTL trang 158 ta có Chọn  to = 9oC Vậy ta có : to = -35 –9 = -44oC 2.5.1.2/ Nhiệt độ ngưng tụ tk - Phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ tk = tw +  tk, oC Trong đó : tw : Nhiệt độ nước tuần hoàn, oC Do thiết bị ngưng tụ được chọn để thiết kế trong hệ thống lạnh là thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngưng bay hơi . Vì vậy tw = tư + ( 4  8 k ) Mà tư = 34,5o C ==> tw = 34,5 + ( 4  8 k ) chọn 39 oC o  tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, C o  tk = 3  5 C Thay vào ta có : tk = 39 + (3  5 oC ) chọn 42oC 2.5.1.3/ Nhiệt độ quá lạnh tql
Là nhiệt độ môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu tql = tw1 + (3  5 oC ) Trong đó : tw1 : nhiệt độ nước vào dàn ngưng, oC tw1 = 30oC Thay vào ta có : tql = 30 + ( 3  5 oC) Chọn tql = 33 oC 2.5.1.4/ Nhiệt độ hơi hút th Là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất . Với môi chất là NH3, Nhiệt độ hơi hút cao hơn nhiệt độ sôi từ 5 đến 15oC, nghĩa là độ quá nhiệt hơi hút  th = 5  15 K là có thể đảm bảo độ an toàn cho máy khi làm việc. th = to + ( 5  15)oC = -44oC + ( 5  15)oC Chọn th = -35oC 2.5.2/ Thành lập sơ đồ và tính toán chu trình lạnh Ta nhận thấy : Po ( to = - 44oC ) = 0,0576 MPa Pk ( tk = 42 oC) = 1,6429 MPa Do đó ta có : pk 1,6429 Tỷ số nén     28,52 po 0,0576 Ta thấy tỷ số nén  = 28,52 > 9 Vì vậy ta chọn chu trình lạnh máy nén 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn bình trung gian có ống xoắn . 2.5.2.1/ Thành lập sơ đồ 5 5’ 4 NT TL1 - BH : Bình bay hơi 7 NCA - NHA :Máy nén hạ áp - NCA : Máy nén cao áp 3 - NT : Bình ngưng tụ 2 - TL1, TL2 : Van tiết lưu 1 và 2. BTG NHA 6 - BTG Bình trung gian
Hình 2-2 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn T 4 2 5’ tK, PK 5 6 Ptg 8 7 3 to, Po 1 9 1’ S Hình 2-3 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S lg P 6 5 5’ tK,PK 4 Ptg
Hình 2-4 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị lgP-h 1/ Chu trình hoạt động như sau Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được máy nén hạ áp nén đoạn nhiệt đến áp suất trung gian (điểm 2) rồi được sục vào 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 PK (điểm 4). Sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ và nhả nhiệt trong môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp (điểm 5). Tại đây nó chia ra làm 2 dòng, một dòng nhỏ thì đi qua van tiết lưu 1 giảm áp suất đến áp suất trung gian Ptg (điểm 7) rồi đi vào bình trung gian. Tại đây lượng hơi tạo thành 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 lạnh 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 thiết bị bay hơi nhận nhiệt của sản phẩm cần làm lạnh hoá hơi đẳng áp đẳng nhiệt thành hơi (1’) và chu trình cứ thế tiếp tục .
2/ Các quá trình của chu trình - 1’-1: Quá nhiệt hơi hút - 1-2 : Nén đoạn nhiệt áp hạ áp từ Po lên Ptg - 2-3 : Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường bảo hoà x = 1 - 3-4 : Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ Ptg lên Px - 4-5’-5 : Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong dàn ngưng tụ - 5-7 : Tiết lưu từ áp suất PK vào bình trung gian - 5-6 : Quá lạnh lỏng đẳng áp trong bình trung gian - 6-9 : Tiết lưu từ áp suất PK xuống Po - 9-1’ : Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh . 3/ Xác định chu trình hai cấp bình trung gian ống xoắn a/ Thông số trạng thái của các điểm nút của chu trình Bảng 2-2 : Các thông số trạng thái tại các điểm nút cơ bản của chu trình Điểm nút t, oC p, MPa h, kJ/kg v, m3/kg Trạng thái 1’ - 44 0,0576 1401 1,902 Hơi bão hoà 1 - 35 0,0576 1421,1 2,1 Hơi quá nhiệt 2 70 0,3151 1636,4 0,521 Hơi quá nhiệt 3 -8 0,3151 1451,8 0,387 Hơi bão hoà 4 112 1,6429 1660,6 0,128 Hơi quá nhiệt 5’ 42 1,6429 391,14 0,00173 Lỏng bão hoà 5 33 1,6429 352,78 0,00169 Lỏng bão hoà 6 -5 1,6429 177,19 0,00155 Lỏng quá lạnh 7 -8 0,3151 352,78 0,387 Hơi bão hoà 8 -8 0,3151 163,55 0,00154 Lỏng trung áp 9 -44 0,0576 177,19 1,902 Hơi bão hoà ẩm Theo bảng hơi bão hoà ta xác định được : Po ( to = - 44oC ) = 0,0576 MPa Pk ( tk = 42 oC) = 1,6429 MPa Từ đó ta có áp suất trung gian . Ptg = PO .PK  0,0576.1,6429  0,31 MPa Ta suy ra ttg = t3 = -8oC
- Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian t6= -5oC cao hơn nhiệt độ trong bình trung gian 3oC, do đó nhiệt độ trong bình trung gian sẽ là t8 = - 8oC. b/ Năng suất lạnh riêng qo qo = h1’ – h9 = 1401 – 177,19 = 1223,81 kJ/kg c/ Năng suất lạnh riêng thể tích qO 1223,81 qv =  = 582,766 kJ/m3 V1 2,1 d/ Công nén riêng m3 .l2 l = l1 + kJ/kg m1 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 cap áp Cân bằng Entanpi ở bình trung gian ta có : m1 . h5 + ( m3 – m1 ) h7 + m1h2 = m3h3 + m1h6  m3 ( h3 – h7 ) = m1 ( h5 – h7 – h6 – h2 ) m3 h h h h  = 2 5 7 6 m1 h3  h7 Thay vào ta có : h2  h5  h7  h6 L = l1 + .l2 h3  h7 Mà theo đồ thị LgP-h ta có : l1 = h2 – h1 l2 = h4 – h3 h5 = h7 Thay vào ta có : l = ( h2 – h1 ) + h2  h6 h4  h3  h3  h7 = ( 1636,4 – 1421,1 ) + 1636,4  177,191660,6  1451,8 1451,8  352,78 = 215,3 + 277,231 = 492,531 kJ/kg
e/ Năng suất nhiệt riêng m3 qk = ( h4 – h5 ) , kJ/kg m1 m3 h2  h5  h7  h6 mà  m1 h3  h7 do h5 = h7 m3 h2  h6 nên  m1 h3  h7 Vậy ta có : qk = (h4 – h5 ) h2  h6  h3  h7  = ( 1660,6 – 352,78 ) 1636,4  177,19 1451,8  352,78 = 1736,441 kJ/kg f/ Hệ số lạnh qO 1223,81   = 2,484 l 492,531 2.5.2.2/ Tính toán chu trình lạnh và chọn máy nén A/ Tính toán cấp hạ áp 1/ Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp QO m1 = kg/s qO Trong đó : Qo : Năng suất lạnh của máy nén , W K .QMN Qo = ,W b Với : K : Hệ số lạnh tính đến tổn thất trên đường ống và thiết bị của hệ thống lạnh . K = 1,1 ( Sách HDTKHTL – Trang 92 ) b: Hệ số thời gian làm việc. Chọn b = 0,7 QMN : Tổng nhiệt tải của máy nén đối với một nhiệt độ bay hơi Theo tính toán ở phần ( 2.4.4) Ta có QMN = 61059,492 W Thay vào ta có :
1,1.61059,492 Qo = = 95950,630 W  95,95 kW 0,7 Q 95,95 Vậy m1 = O  = 0,0784 kg/s qO 1223,81 2/ Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp VttHA = m1. v1 = 0,0784. 2,1 = 0,16464 m3/s 3/ Hệ số cấp máy nén   1   PO  PO  Ptg  Ptg  m PO  PO   TO  HA   c    .     Ttg  PO  PO  PO     Trong đó : Po : Áp suất tại thời điểm môi chất sôi. Po = 0,0576 MPa Ptg : Áp suất trung gian Ptg = 0,3151 MPa Theo sách HDTKHTL – Trang 168 : 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 = 0,03  0,05 To : Nhiệt độ tuyệt đối sôi To = -44 + 273 = 229oK Ttg : Nhiệt độ trung gian của môi chất Ttg = -8 + 273 = 265 oK Thay vào ta có   1   0,0576  0,01  0,3151  0,01  1,1 0,0576  0,01  229   HA   0,05   .  0,0576  0,0576  0,0576   265      = 0,541
4/ Qui đổi năng suất lạnh sang chế độ tiêu chuẩn để chọn máy nén - Chế độ tiêu chuẩn của hệ thống lạnh amoniac đối với chu trình 2 cấp được qui định theo bảng 7.1/ Sách HDTKHTL – Trang 172 Như sau : - Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh to = -40oC - Nhiệt độ ngưng tụ tk = 35oC - Nhiệt độ quá lạnh tql = 30oC - Nhiệt độ hơi hút tqn = -30oC - Theo các thông số nhiệt độ của chu trình tiêu chuẩn ta có thể vẽ được chu trình tiêu chuẩn trên đồ thị lgP- h như sau : lg P 6TC 5TC tK,PK 4TC 5’TC Ptg 2 TC 8TC 7 TC 3TC to,Po 9 TC 1’TC 1TC h Hình 2-5 : Chu trình tiêu chuẩn biểu diễn trên đồ thị lgP-h
Ta xác định 1 số thông số cần thiết để tính các đại lượng yêu cầu - Tại điểm 1’TC : to = -400C ( Trạng thái hơi bão hoà ) Po = 0,0717 MPa ; h1’TC = 1407,3 kJ/kg - Tại điểm 1TC ( Trạng thái quá nhiệt ) tqn = - 300C pqn = 0,0717 MPa h1TC = 1429,5 kJ/kg ; v1TC = 1,6246 m3/kg - Tại điểm 5’TC ( Trạng thái lỏng bảo hoà ) tk = 35oC pk = 1,3503 MPa - Tại điểm 3TC ( Trạng thái hơi bão hoà ) Ptg = PO .PK  0,0717.1,3503 = 0,3111 MPa Ta suy ra ttg = t3TC = -8 oC - Tại điểm 6TC Chọn nhiệt độ quá lạnh lỏng trong ống xoắn bình trung gian. t6TC = - 5oC h6TC = 177,19 kJ/kg - Tại điểm 9 TC ( trạng thái hơi bão hoà ẩm ) to = -40oC Po = 0,0717 MPa h9TC = h6TC = 177,19 kJ/Kg 5/ Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn qoTC = h1’TC – h9TC , kJ/kg = 1407,3 – 177,19 = 1230,11 kJ/kg 6/ Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn qOTC qVTC = kJ/m3 V1TC 1230,11 = = 757,177 kJ/m3 1,6246 7/ Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn TC   1   PO  PO  Ptg  Ptg m PO  PO   TO TC   c    .     Ttg  PO  PO  PO    
Trong đó : To = to + 273 = -40 + 273 = 233 oK Ttg = ttg + 273 = -8 + 273 = 265oK Các thông số  Po =  Ptg = 0,01 c = 0,05 m = 1,1 Thay vào ta có :   1   0,0717  0,01  0,3111  0,01  1,1 0,0717  0,01  233  TC   0,05   .  0,0717  0,0717  0,0717   265      = 0,622 8/ Năng suất tiêu chuẩn QoTC tính chuyển từ Qo ra qVTC .TC QoTC = Qo , kW qV .HA Theo tính toán ở phần trước ta có : qV = 582,766 kJ/m3  HA = 0,541 Qo = 95,95 kW Thay vào ta có : 757,177.0,622 QoTC = 95,95 = 143,331 kW 582,766.0,541 Với QoTC = 143,331 kW ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL- Trang 200 chọn tổ máy nén 2 cấp A  130-7-4 có máy nén hạ áp là tổ AH130-7-6 có các thông số kỹ thuật sau : - Năng suất lạnh : 157 kW - Công suất lắp đặt : 135 kW - Thể tích pittông quét phần hạ áp : 0,238 m3/s - Số vòng quay phần hạ áp : 50 Vòng /s 9/ Số máy nén cần chọn QOTC ZMN = , chiếc QOTCMN Trong đó : QoTCMN : Năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén cụ thể QoTCMN = 157 kW 143,331 Vậy ta có : ZMN = = 0,91 157
Chọn 1 tổ máy nén hạ áp . 10/ Công nén đoạn nhiệt NS = m1. l1 , kW Trong đó : m1 : Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén hạ áp, kg/s m1 = 0,0784 kg/s l1 : Công nén riêng cấp hạ áp l1 = h2 – h1 = 1636,4 – 1421,1 = 215,3 kJ/kg Thay vào ta có : NS = 0,0784. 215,3 = 16,879 kW 11/ Hiệu suất chỉ thị i =  W + bto Trong đó : TO  44  273 229 W = =  T tg  8  273 265 b = 0,01 to : Nhiệt độ sôi, oC to = - 44oC Thay vào ta có : 229 i   0,001(44)  0,820 265 12/ Công suất chỉ thị N S 16,879 Ni =   20,584 kW i 0,820 13/ Công suất ma sát Nms = Vtt. Pms , kW Vtt : Thể tích hút thực tế của máy nén phần hạ áp, m3/s Vtt = 0,16464 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 = 0,16464 . 0,049 = 0,008 kW 14/ Công suất hữu ích ( Trên trục máy nén ) Ne = Ni + Nms , kW = 20,584 + 0,008 = 20,592 kW 15/ Công suất tiếp điện Ne NelHA = , kW  td . el Công suất điện Nel 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 : 20,592 NelHA = = 25,5 kW 0,95.0,85 B/ Tính toán cấp cao áp 1/ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp, do h5 = h7 nên h2  h6 m3 = m1 , kg/s h3  h7 1636,4  177,19 = 0,0784 = 0,104 kg/s 1451,8  352,78 2/ Thể tích hút thực tế VttCA = m3 . v3 , m3/s = 0,104 . 0,387 = 0,04 m3/s 3/ Hệ số cấp của máy nén   1   Ptg  Ptg  P  PK  m Ptg  Ptg   Ttg CA   c  K    . T    Ptg  Ptg  Ptg  K    Trong đó :
Ptg = 0,3151 MPa Pk = 1,6429 MPa Ttg = - 8 + 273 = 265 oK TK = 42 + 273 = 315 oK  Ptg =  PK = 0,005  0,01 MPa c = 0,03  0,05 m = 0,95  1,1 Thay vào ta có :   1   0,3151  0,01  1,6429  0,01  1 0,3151  0,01  265  CA   0,05   .  0,3151  0,3151  0,3151   315      = 0,634 4/ Hệ số cấp của máy nén ở điều kiện tiêu chuẩn TC   1   Ptg  Ptg  P  PK  Ptg  Ptg   Ttg m TC   c  K    . T    Ptg  Ptg  Ptg  K    Ở điều kiện tiêu chuẩn : Ptg = 0,3111 MPa Pk = 1,3503 MPa Ttg = -8 + 273 = 2650K Tk = 35 + 273 = 3080K Thay vào ta có :   1   0,3111  0,01  1,3503  0,01  1 0,3111  0,01  265  TC   0,05   .  0,3111  0,3111  0,3111   308      = 0,686 5/ Năng suất tiêu chuẩn tính chuyển từ Qo ra qVTC .TC QoTC = Qo , kW qV . CA 757,177.0,686 = 95,95 = 134,891 kW 582,766.0,634 Với QoTC = 134,891 kW ta tra bảng 7.12/ Sách HDTKHTL- Trang 200 chọn tổ máy nén 2 cấp A  130-7-4 có máy nén cao áp là tổ A0-1 có các thông số kỹ thuật sau :
- Năng suất lạnh : 157 kW - Công suất lắp đặt : 135 kW - Thể tích pittông quét phần cao áp : 0,0836 m3/s - Số vòng quay phần hạ áp : 25 Vòng /s 6/ Số máy nén cần chọn QOTC ZMN = , chiếc QOTCMN Trong đó : QoTCMN : Năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén cụ thể QoTCMN = 157 kW 134,891 Vậy ta có : ZMN = = 0,85 157 Chọn 1 tổ máy nén cao áp . 7/ Công nén đoạn nhiệt cao áp NS = m3. l2 , kW Trong đó : m3 : Lưu lượng hơi thực tế nén qua máy nén cao áp, kg/s m3 = 0,104 kg/s l2 : Công nén riêng cấp cao áp , kJ/kg l2 = h4 – h3 = 1660,6 – 1451,8 = 208,8 kJ/kg Thay vào ta có : NS = 0,104. 208,8 = 21,715 kW 8/ Hiệu suất chỉ thị i =  W + bttg Trong đó : Ttg  8  273 265 W = =  Tk 42  273 315 b = 0,01 ttg = - 8oC Thay vào ta có : 265 i   0,001(8)  0,833 315 9/ Công suất chỉ thị N S 21,715 Ni =   26,068 kW i 0,833 10/ Công suất ma sát
Nms = VttCA. Pms , kW VttCA : Thể tích hút thực tế của máy nén phần cao áp, 3 m /s VttCA = 0,04 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 = 0,04 . 0,049 = 0,002 kW 11/ Công suất hữu ích Ne = Ni + Nms , kW = 26,068 + 0,002 = 26,07 kW 12/ Công suất tiếp điện Ne NelCA = , kW  td . el Công suất điện Nel 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 : 26,07 NelCA = = 32,284 kW 0,95.0,85 13/ Nhiệt thải ra ở bình ngưng Qk = m3 . l3 , kW = m3 ( h4 - h5 ) = 0,104 ( 1660,6 – 352,78 ) = 136,013 kW