Kỹ thuật điện lạnh - Nguyễn Văn Định

Chia sẻ: Nguyenvan Du | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:61

Thêm vào BST

Báo xấu

636
lượt xem 242
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bay hơi , khuếch tán → nhiệt độ môi trường bị hạ đi nếu cho chất lỏng bay hơi trường → phương pháp vừa kinh điển vừa hiện đại (như trong buồng hơi của máy lạnh). 2, Hòa trộn lạnh : - Nước lạnh + muối → nhiệt độ giảm. - Ứng dụng : dùng trong đánh cá biển . 3, Phương pháp giãn nở có sinh ngoại công - Dùng trong công nghiệp

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật điện lạnh - Nguyễn Văn Định

Tài liệu Kỹ thuật điện lạnh - Nguyễn Văn Định Khí cụ điện . Máy điện , Máy điện nhỏ . + Lý thuyết . Thi : + Bài tập : chủ yếu phần Máy điện . Bài mở đầu - Kỹ thuật nhiệt lạnh là hạ nhiệt độ của đối tượng để phục vụ đối tượng nào đó . - Ứng dụng : - Thực phẩm . - Công nghiệp : + Hóa chất . + Dệt may. + Công nghiệp thuốc lá . - Y học . - Sinh học: kỹ thuật công nghệ cayo ( lạnh sâu ) . - Đời sống hàng ngày . Chương I : Đại cương về kỹ thuật lạnh . § 1.1 : Các phương pháp làm lạnh cơ bản .
1, Bay hơi , khuếch tán → nhiệt độ môi trường bị hạ đi nếu cho chất lỏng bay hơi trường → phương pháp vừa kinh điển vừa hiện đại (như trong buồng hơi của máy lạnh). 2, Hòa trộn lạnh : - Nước lạnh + muối → nhiệt độ giảm. - Ứng dụng : dùng trong đánh cá biển . 3, Phương pháp giãn nở có sinh ngoại công - Dùng trong công nghiệp Qm 3 bình nóng 2 Pn Máy Pdn máy nén dãn Buồng nở 4 lạnh 1 Q0 Nguyên lý máy lạnh nén khí ( khí không đổi pha – trạng thái ) T( nhiệt độ) 2 1 3 Tn T0 4 S( entanpy
Chu trình T-S - Dùng cho máy lạnh nén khí 4, Dùng tiết lưu ( hiệu ứng Jin-Thompson ) → Sử dụng thay cho máy dãn nở trong máy lạnh nén hơi Giảm tiết diện 5, Dùng hiệu ứng điện nhiệt : O2 1 Khi có I thì tạo nên θ = θ1 − θ 2 e1 O1 6, Bay hơi chất lỏng : - Dùng trong máy lạnh nén hơi 3 2 ngưng tụ môtơ điện máy nén tiết lưu Bay hơi 4 1
Gas chuyển trạng thái từ dạng khí sang lỏng . - § 1.2 : Môi chất lạnh . Môi chất lạnh là chất chuyển động trong chu trình lạnh của thiết bị lạnh và thu nhiệt của đối tượng cần làm lạnh và tỏa nhiệt ra ở thiết bị ngưng tụ . Sự tuần hoàn của môi chất thực hiện bằng máy nén . 1, Yêu cầu vật lý : - Áp suất ngưng tụ không được quá cao → yêu cầu thiết bị phải có độ dày cao . - Áp suất bay hơi không được quá thấp vì dễ bị rò gỉ . - Năng suất lạnh riêng càng lớn càng tốt . - Hệ số dẫn nhiệt càng lớn càng tốt . - Tính hòa tan dầu và nước đều cao . 2, Yêu cầu hóa học : - Bền vững trong vùng nhiệt độ làm việc và trong chu trình . - Không được ăn mòn vật liệu trong hệ thống . - Khó cháy nổ . 3, Yêu cầu kinh tế : 4, Các môi chất thông dụng : a, Amoniắc NH3 (R717) :
- Là chất không màu , có mùi , sôi ở nhiệt độ -33,350C , ngưng tụ ở 300C ( làm mát bằng nước ) , áp suất ngưng tụ là 1,2 Mpa . - Qv = 2165 (kg/m3) - nhiệt lạnh sâu theo thể tích . - Q0 = 1101 (kJ/kg) - năng suất lạnh riêng theo kim loại . - t2 = 1000C ( nhiệt độ nén ) - NH3 không hòa tan dầu nhưng hòa tan nước . - Không ăn mòn kim loại đen nhưng ăn mòn kim loại màu → dùng thép . - NH3 dẫn điện → không làm máy nén kín dược . - NH3 nếu gặp thuỷ ngân thì sẽ gây hỗn hợp nổ nguy hiểm → cấm không dùng Hg trong thiết bị có NH3 . - NH3 độc . - Rẻ tiền , dễ kiếm , dễ vận chuyển , dễ bảo quản . - Q0 , Qv lớn → kích thước gọn nhẹ . - Trong máy nén làm lạnh bằng nước → hạ nhiệt độ ngưng dưới 1000C . → làm máy lạnh nén hơi hở công suất từ lớn → rất lớn . →Máy lạnh hấp thụ NH3 , bốc hơi → hấp thụ t0 → làm lạnh ( gia dụng ) . b, Freon 12 ( R12 ) CCL2 F2 - Chất khí không màu có mùi thơm nhẹ , nặng hơn không khí khoảng 4 lần , nặng hơn nước khoáng 1,3 lần . -Ngưng tụ ở 300C nếu làm mát bằng nước , áp suất ngưng tụ 0,74 MPa , sôi ở -300C , q0 =117 kJ/kg , qv = 1779 kJ/m3 khả năng trao đổi nhiệt αT = 20 % αTH2O . - Q0 , QV bé → kỹ thuật thiết bị lớn . - Không hòa tan nước nhưng hòa tan dược dầu .
- Không dẫn điện . - Chỉ dùng cho hệ thống các máy nén lạnh rất nhỏ và nhỏ . - Dùng được cho hệ thống máy nén kín . - Không độc hại . c, Freon 22 (R22) CHClF2 - là chất không khí , màu mùi thơm nhẹ . - t0 ngưng tụ 300C , Pngưng tụ =1,2 MPa , sôi ở -410C . - Năng suất lạnh riêng Q0 lớn hơn R12 khoảng 1,5 lần → kỹ thuật nhỏ hơn R12 . - Khả năng hòa tan gấp 5 lần R12 → không sợ bị tắc dường ống do đóng băng . - Không hòa tan dầu → bôi trơn phức tạp . - Không dẫn điện ở thể khí nhưng ở thể lỏng lại dẫn điện → trong máy nén kín không cho phần ga lỏng trong máy nén tồn tại . → Dùng máy làm lạnh nén hơi loại công suất trung bình , công suất lớn , điều tiết không khí . 5, Đồ thị nhiệt động : - Đồ thị lpP-H (1) P – áp suất [ kJ/kg ] H- Entanpi [ kJ/kg.K] - Đồ thị T-S (2) (1) : tính toán các quá trình nhiệt động . (2) : dùng so sánh . lgP T K K- điểm Vùng sôi tới lỏng ngưn Vùng hơi vùng hạn lỏng quá ẩm g Vùng hơi Vùng hơi Vùng x=1 ẩm quá nhiệt hơi ẩm rắ n S h đường bão hòa đường bão hòa lỏng ( X=0 )
§ 1.3 : Chất tải lạnh . - Là chất trung gian dùng thu nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh truyền tới thiết bị bay hơi . - Các yêu cầu : + Điểm đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi . + Không dược ăn mòn thiết bị . + Không độc hại . + không cháy nổ . - Nước :dùng để tái lạnh những đối tượng lạnh trên 00C . - H20 + muối ( làm đá cây ) - Không khí : hằng số t kém → ít dùng . 0 - Các hợp chất khí hữu cơ ≠ có thể để lạnh tới âm vài chục độ ( men tanol , etanol ) lạnh tới -600C . § 1.4 : Các đơn vị đo lường - Chiều dài : 1 lb (pound) = 1 inch = 0,0254 m 0,4536 kg 1 feet =0,3048 m 1 ton (uskg)= 2240 lb = 1010 kg . - Khối lượng : 1ton (us short ) = 2000 lb = 907 kg . - Áp suất :
1kg/cm2 = 1 at = 0,981 bar 1bar = 100.000 N/m2 1mmH2O = 1 kg/m2 = 9,81 N/m2 =0,098 mbar 1mmHg = 1,332 mbar 1Pa = 1N/m2 = 0,01 mbar Công nhiệt lượng : 1kGm/s = 9,81 N= 9.81 - 1KWh= 3600 kJ J/s 1kGn = 9,81 J 1HP= 745,5 N 1kcal = 4,187 kJ 1kcal/h = 1,163 N 1BTU= 1,055 kJ 1BTU/h = 0,293 W 1USRT ( tấn lạnh Mỹ ) = 12000 BTU/h = Công suất dòng nhiệt : 3516 W - - Nhiệt độ : T0C = ( T0F - 32)*5/9 T0K = 273,15 + T0C Chương II : Các bộ phận chính của máy lạnh nén hơi . § 2.1 :Đại cương về máy lạnh hơi . Qk 3 2 máy nén 1 cấp nén tiết lưu Buồng lạnh 4 1 Q0
1 cấp nén → -200C bay hơi → thông dụng . 2 cấp nén → -350C÷400C → cấp đông . nhiều cấp → (-500C÷600C ) ↑ - Máy nén hơi từ thiết bị bay hơi , nén ga lên áp suất cao , t0 cũng tăng lên . - ( 1-2 ) ga chưa chuyển trạng thái , đến ngưng tụ nóng , chuyển thành dạng lỏng qua tiết liệu lạnh dần ,áp suất giảm → bay hơi trong thiết bị bay hơi → thu nhiệt của môi trường . - Ở ngưng tụ ó thể dùng hệ thống quạt gió hay làm mát bằng bơm nước do Đ kéo . § 2.2 : Máy nén pittông . - Máy nén dùng để hút môi chất ở buồng lạnh , ( áp suất thấp , nhiệt độ thấp ) nén lên áp suất cao , nhiệt độ cao → tuần hoàn môi chất . - Các loại máy nén : pittông trượt , pittông quay, nén trục vít , tuốc bin → gọi chung là máy nén thể tích cho 3 loại đầu ,loại 4 là máy nén động học. - So sánh các loại máy nén : Trục vít L Pittông Tua bin oại máy trượt Đặc điểm nén Năng suất ( 0,5 ÷ 5000 ) ( 200÷ ≥ 10000 lưu lượng m /h rất bé, 3 m3/h , trung 10000 ) m3/h ,trung bình đến rất bé, trung bình , lớn lớn bình
Tỉ số nén cho Phụ thuộc 8 ÷ 12 20 1 cấp môi chất và kết cấu Dạng nén Xung động Tương đối Ổn định ổn định Lưu lượng Ít phụ thuộc Không phụ Rất phụ thể tích khi thuộc thuộc áp suất nén thay đổi Khả năng đo Hạn chế Vô cấp Vô cấp năng suất nén theo nấc lỏng hút Va đập thủy Không trở Ít trở ngaị lực ngại Chi tiết mòn Nhiều Rất ít Ít Diện tích đặt Nhiều Trung bình Ít của máy hở ,nửa kín , hở , nửa hở , nửa kín kín kín * Máy nén pittôngtrượt là loại kinh điển , có nhiều loại xilanh đặt thẳng dứng hoặc hình chữ ‘V’ , số xilanh từ 1 đến nhiều , có một cấp hoặc 2 cấp nén trong cùng một máy + Môi chất có máy nén thuận dòng hoặc ngược dòng . + Kết cấu có kín ,hở , nửa hở . * Nguyên lý làm việc : PP 2 nén đoạn nhiệt 3 1 4 V
Van đóng Hơi ra Xi lanh Hơi pittông Van hút vào - Hệ số cấp và tổn hao thể tích của máy nén : + Hệ số cấp : Vtt ( thực tế / lý thuyết ) λ= Vlt Cho posprort máy λ = λC * λtl * λ N * λ r * λ k Trong đó : - λ là hệ số tính đến thể tích chết gây lên . C - λ là tổn thất do tiết lưu ở van hút và đẩy tl gây ra . - λ là tổn thất năng lượng do hơi hút vào xilanh w bị đốt nóng . - λ là tổn thất dorò rỉ môi chất từ khoang dẫn , r hút do xecmăng , pittông và các van . - λ là tổn thất khác . k K1 Vlt λC
λtl λw λr λk Vlt - Tổn thất năng lượng và công suất động cơ : + Công nén đoạn nhiệt : là công nén lý thuyết để né hơi môi chất từ P0 → Pk m- năng suất khối lượng NS = ( H2- H7 ) [ kg/s ], H [ kJ/kg ] – entanpi + Công nén chỉ thị : Ni = Fi *n*F Fi = S*Pi ; Fi – diện tích đồ thị nén , S- hành trình pittông ,Pi- áp suất nén . → Ni = Pi * Vlt ( áp suất * thể tích nén lý thuyết ) Ns Hiệu suất chỉ thị ηi = Ni + Công suất hữu ích Nl – công suất cơ trên trục khuỷu + Công suất điện tiêu thụ Nl N cl = Nll → η td *η ll truyền động điện
+ Công suất động cơ - điện : Nđc = Kdt *Nll ; Kdt=1,2 ÷ 1,0 Khi Mkdd ≈ Mmax → không cần hệ số dự trữ Q0 = m*q0 ( kW ) m- khối lượng [ kg ] q0- năng suất lạnh riêng của môi chất [ kJ/kg ] λ * Vlt hệ số cấp ; Q0 = ; λ- V1 q 0 Vlt – thể tích nén lý thuyết ; V1 – thể tích riêng hơi hút vào máy nén; πd 2 * S * Z * n [ m3/s ] Q0 = λ *Vlt*qv ; V= lt 4 d – đường kính xi lanh . n- tốc độ vòng quay của trục khuỷu . Z - số xi lanh . S - hành trình pittông . - Ba chế độ lạnh chuẩn : Chế độ Quá Ngưn Quá Môi Sôi ts chuẩn chất nhiệt g tụ nhiệt tqn tn= tql Lạnh NH3 -15 -10 +30 + 25 thường Freon -15 +15 +30 +25 ( 1 cấp nén ) Điều tiết Freon +3 +15 +35 +30 không khí Lạnh đông NH3 -10 -30 +35 +30 ( 2 cấp nén ) QuáFreon -35 -20 +30 +25 lạnh nóng Lạnh Quá nóng ( nhiệt)
- Các dạng may nén pittông trượt : + Máy nén thuận dòng ( 1 ) + Máy nén ngược dòng ( 2 ) SGK + Máy nén có con trượt ( 3 ) + Máy nén kín ( 4 ) + Máy nén nửa kín ( 5 ) + Máy nén hở ( 6 ) Đặc điểm : (1) Hay dùng NH3 , lớn . Bên ngoài xi lanh có vỏ nước do nhiệt độ cao . Nếu cải tiến → gọn nên dùng Freon . Bên (2) ngoài xi lanh có cánh tản nhiệt . (3) Giống xi lanh tàu hỏa hoặc tàu hơi nước , dùng với công suất rất lớn . (4) Máy nén +Động cơ chung một vỏ → hàn kín ( dùng cho Freon → vì không dẫn điện , không ăn mòn , kim loại màu ) , dùng cho công suất bé và rất bé . Nhược điểm : khó sửa chữa . (5) Giồng kín nhưng chỉ khác nắp và thân tách rời nhau liên hệ qua gicăng và bulông , vì có gicăng liên kết giữa nắp và thân để thuận tiện cho sửa chữa → chỉ
dùng cho công suất trung bình và lớn ( chục kW trở lên ) . (6) Máy nén là hộp kín + khớp nối + động cơ điện → mục đích là biến thiên tốc độ , dễ sửa chữa , bảo dưỡng . Nhược diểm : ga dễ bị rò rỉ qua trục máy nén đưa ra ngoài . → chủ yếu dùng cho NH3 . - Điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén pittông trượt : Năng suất lạnh πd 2 Q0 = 4v1 * S * Z * n * q0 λ* ; -d , S ,v1 không biến thiên dược . -Z biến thiên được bằng cách mở van khoảng hút và đẩy . -n – thay đổi được : + Máy nén hở : dùng puli + dây cozoa thay đổi tỉ số truyền . + Máy nén kín hoặc nửa kín có thể dùng Đ2 tốc độ + biến tần . Khi f biến thiên thì U/f = const → U tăng → I tăng → tổn hao thép → sinh nhiệt → đốt nóng cuộn dây . - Q0 biến thiên R12 ↔ R’22 - Cho thiết bị làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại hoặc dùng nhiều tổ máy . § 2.3 : Thiết bị trao đổi nhiệt . - Giữ vai trò quan trọng : + Thiết bị ngưng tụ (1) + Thiết bị bay hơi (2) (1) môi chất ở Pk , Tk chuyển trạng thái hơi → lỏng , cần làm mát môi chất ( nóng ) .
môi chất lỏng → hơi P0 , T 0 ( P, T thấp ) , thu nhiệt (2) cho đối tượng ( lạnh ). 1, Thiết bị ngưng tụ : + Phương pháp làm mát nước hỗn hợp nước + không khí không khí + Kết cấu : đứng ống lồng panen - Hệ số truyền nhiệt ( dẫn , đối lưu ) lớn . - Không bị đóng cặn nước do nước cứng . - Dễ bảo dưỡng . a, Làm mát bằn nước : - Hệ số truyền nhiệt lớn nên kích thước thiết bị bé lại → tốn nước - ST diện tích tỏa nhiệt , môi chất nằm trong thùng bao ống dẫn nước nằm trong . Dùng cho hệ thống lạnh vừa và lớn . - KT = 1400 W/m2K . * Ống lồng : + Công suất trung bình ( vài trăm kW ) ga H2O + Dễ bảo dưỡng , sửa chữa . b, làm mát bằng nước và không khí : - Đỡ tốn nước → tháp làm mát
- Hiệu quả cao ( tháp quá nhiệt ) quạt vỏ thép tấm chặn giàn phun ga nước bổ xung giàn ngưng tụ gió trước ga MB bình góp - Dễ xử lý . c, Làm mát bằng không khí ; - Ứng dụng trong thiết bị lạnh gia dụng ( công suất bé , rất bé ) - Đối lưu tự nhiên ( tự lạnh ) : hàn các thanh kim loại ( đồng nhôm ) để tăng ST .
- Đối lưu cưỡng bức : → điều hòa gia dụng , công suất khoảng vài kW ( vài chục nghìn BTU ) - Cưỡng bức bằng quạt gió nóng → áp lực gió , lưu lượng gió đủ lớn , áp lực gió đủ lớn và ổn định . - Thiết bị công suất lớn → không khí , kích thước ST lớn , dùng quạt li tâm . 2, Thiết bị bay bơi : - Môi chất chuyển trạng thái lỏng sang hơi , áp suất , nhiệt độ giảm , thu nhiệt đói tượng ; ngung tụ → tiết lưu → bay hơi ( máy dẫn nở ) → Pga → Yêu cầu : ST , KT lớn . Phân loại : + Bay hơi trực tiếp : điều hòa , tủ lạnh , gia dụng → không khíddoois lưu tự nhiên và cưỡng bức . + Bay hơi gián tiếp : nhờ vào chất tải lạnh ( ví dụ máy đá cây dùng nước muối ; điều hòa khách sạn dùng nước ) § 2.4 : Tiết lưu . - Là thiết bị đặt giàn bay hơi , sau giàn ngưng → để hạ áp suất môi chất . - Các dạng tiết lưu : + Thiết bị lạnh công suất rất bé ( tủ lạnh gia dụng , tủ kem ,…) tiết lưu nhờ hệ thống mao dẫn ( ống xoắn với tiết diện bé so với ống dẫn lỏng ) → Hiệu ứng tiết lưu không điều chỉnh dược . + Van tiết lưu tay : tiết lưu có thể điều chỉnh bằng tay ( giống van chặn ) . Khi đóng hết cỡ ( theo chiều khóa ) thì van không kín hoàn toàn được ( ống vãn hở ) .
Điều chỉnh min → bé , ren vặn rất bé . → Dùng cho hệ thống lạnh công suất bé ( chục kW ) . + Van tiết lưu tự động nhiệt : Tự động cân bằng trong Tự động cân bằng ngoài . 1 Dàn bay hơi p1 p0 Van tiết lưu Từ giàn tựngưng động Plx p0 căn bằng pk trong 2 3 4 1- màng mỏng 2- cửa van 5 3- phím lọc 6 4- lò Vào máy nén xo p0 5- vật liệu chính 6- căn bằng nhiệt
Cửa van tự động mở nhờ P1 ,lấy tín hiệu nhiệt độ đầu - ra của dàn bay hơi qua cân bằng nhiệt 6 . P0 = const → độ mở van không đổi → việc cấp lỏng cho dàn hơi là hằng . Vít 5 điều chỉnh ban đầu . § 2.5 : Các thiết bị phần tử phụ trong hệ thống lạnh . 1, Các loại bình chứa : - Bình chứa ga lỏng : dùng cho hệ thống lạnh lớn đặt sau vị trí : + Trước tiết lưu → dùng cho CA + Sau ngưng tụ → Bình chứa lỏng HA : dặt trước máy nén , sau bay hơi thu những ga bay hơi chưa hết . 2, Thiết bị quá lạnh và quá nhiệt : - Quá lạnh ; hạ nhiệt độ của chất lỏng sau ngưng tụ xuống vài 0C , hay kết hợp với CA tỏa nhiệt ( quá lạnh) . - Quá nhiệt : đặt sau bay hơi , trước máy nén dùng nâng cao nhiệt độ lên vài độ . 3 , Đường ống : - Liên kết các phần tử lại với nhau . - Tùy theo hướng nọi chất có đường kính thích hợp . 4, Các loại van : - Van chặn : tay , điều khiển điện từ ( Solenoid ) . -Van một chiều : van đẩy , hút . - Van tiết lưu . 5, Rơle áp suất , đồng hồ áp lực: - Đồng hồ áp lực dùng để chỉ thị - Rơle dùng để bảo vệ hệ thống khi áp lực trong hệ thống nằm ngoài phạm vi qui định .