Link download http://www.ebookbkmt.com/2015/12/e-tai-thiet-ke-tu-cap-ong-tiep-xuc.html

1. THIẾT KẾ TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC
1000KG/MẺ
2.1/ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ
- Vỏ tủ đông cách nhiệt chế tạo bằng nguyên vật liệu ngoại nhập trên dây chuyền
thiết bị công nghệ mới, đồng bộ của Italya, sản xuất theo công nghệ sạch ( CFC free )
bằng máy phun foam áp lực cao.
- Vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm. Tỷ trọng đạt tiêu chuẩn
40  42 kg/m3, hệ số dẫn nhiệt 02,0018,0  W/m.K có độ đồng đều và độ bám cao.
Hai mặt của vỏ tủ được bọc bởi thép không rỉ INOX dày 0,6mm.
- Khung đỡ ben bằng thép mạ kẽm được lắp ở mặt bên trên của tủ có kết cấu chịu
lực để đỡ ben và bơm dầu thuỷ lực.
- Ben thuỷ lực nâng hạ các tấm lắc đặt trên tủ. Pittông và cầu dẫn ben thuỷ lực làm
bằng thép không rỉ đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Hệ thống có bệ phân phối dầu cho truyền
động bơm thuỷ lực.
- Các vật liệu bên trong tủ có khả năng tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm đều là loại
vật liệu không rỉ.
- Khung cùm plate, ống dẫn hướng và các ống góp hút cấp dịch bằng INOX.
- Các thanh đỡ của các tấm plate trên cùng và dưới cùng làm bằng nhựa PA.
- Vỏ tủ đông được trang bị 1 bộ cửa kiểu bản lề ở cả 2 bên, một bên 2 cánh và một
bên 4 cánh, vật liệu cách nhiệt là Polyurethane dày 150mm, 2 mặt cửa bọc bằng thép
không rỉ INOX. Các chi tiết bản lề, tay khoá cửa bọc bằng thép không rỉ Inox, roăn cửa
bằng cao su chịu lạnh định hình đặc chủng với điện trở chống dịch .
- Vỏ tủ đông được chế tạo nguyên khối, bọc bằng Inox có kết cấu chống bọt nước
vào bên trong tủ. Khung sườn tủ bên trong cách nhiệt bằng các thanh thép chịu lực định
hình và..... gia cường, xương gổ khung tủ để tránh cầu nhiệt được làm bằng gổ satimex
tẩm dầu nhờ đó mà tủ có độ bền và cứng vững rất cao trong suốt quá trình sử dụng.
- Tấm trao đổi nhiệt dạng nhôm đúc có độ bền cơ học và chống ăn mòn cao, tiếp
xúc 2 mặt. Các ống cấp dịch cho các tấm lắc bằng cao su chịu áp lực cao.
- Tủ có trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong tủ trong quá trình vận
hành.

2. Hình 2-1 : Tủ cấp đông tiếpxúc
2.2/ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ
2.2.1/ Kích thước số lượng khay và các tấm lắc cấp đông
Khi cấp đông các mặt hàng thuỷ sản và thịt, thường người ta cấp đông sản phẩm
theo từng khay.
- Kích thước khay cấp đông tiêu chuẩn như sau :
+ Đáy trên : 277 x 217 mm
+ Đáy dưới : 267 x 207 mm
+ Cao : 70 mm
- Kích thước tấm lắc cấp đông tiêu chuẩn :
2200 x 1250 x 22 mm
( dài x rộng x cao )
- Số lượng sản phẩm chứa trên một tấm lắc :
1 tấm lắc chứa được 36 khay sản phẩm, 1 khay chứa 2 kg sản phẩm.

3. Như vậy : Khối lượng sản phẩm trên 1 tấm lắc là :
36 x 2 = 72 kg
- Khối lượng trên một tấm lắc kể cả nước châm :
m = kg103
%70
72

- Số lượng tấm lắc có chứa hàng :
N1 =
103
E
m
E

* Trong đó E là Năng suất tủ cấp đông ; E = 1.000 kg/mẻ
 N1 = 7,9
103
000.1
 Chọn N1 = 10 tấm lắc.
- Số lượng tấm lắc thực tế :
N = N1 + 1 = 10 + 1 = 11 tấm lắc.
2.2.2/ Kích thước tủ cấp đông tiếp xúc
Kích thước tủ cấp đông được xác định dựa vào kích thước và số lượng các
tấm lắc.
a/ Xác định chiều dài trên tủ
- Chiều dài các tấm lắc L1 = 2.200 mm
- Chiều dài tủ cấp đông : Chiều dài tủ cấp đông bằng chiều dài của tấm lắc
cộng với khoản hở hai đầu.
- Khoảng hở hai đầu các tấm lắc vừa đủ để lắp đặt, xử lý các ống gas mềm
và các ống góp gas. Khoảng hở đó là 400 mm. Vậy chiều dài của tủ là :
L1 = 2.200 + 2 x 400 = 3.000 mm
Chiều dài phủ bì là :
L = 3.000 + 2 CN
Trong đó CN : Chiều dày của lớp cách nhiệt.
b/ Xác định chiều rộng bên trong tủ
Chiều rộng bên trong tủ bằng chiều rộng của các tấm lắc cộng thêm
khoảng hở ở hai bên, khoảng hở mỗi bên là 125 mm.
Vậy chiều rộng của tủ là :
W1 = 1250 + 2 x 125 = 1500 mm
Chiều rộng phủ bì là :
W = 1500 + 2 CN
c/ Xác định chiều cao bên trong tủ

4. Khoảng cách cực đại giữa các tấm lắc hmax = 105 mm
Chiều cao bên trong tủ :
H1 = N1 x 105 + h1 + h2
Trong đó :
N1 : Số tấm lắc chứa hàng .
h1 : Khoảng hở phía dưới các tấm lắc, h1 = 100 mm
h2 : Khoảng hở phía trên, h2 = 400  450 mm
Vậy ta có : H1 = 10 x 105 + 100 + 450 = 1600 mm
Chiều cao bên ngoài hay chiều cao phủ bì của tủ là :
H = H1 + 2 CN = 1600 + 2 CN
Trong đó : CN : Chiều dày của lớp cách nhiệt.
2.3/ CẤU TRÚC XÂY DỰNG VÀ TÍNH CHIỀU DÀY CÁCH NHIỆT CỦA TỦ
CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000 KG/MẺ
2.3.1/ Cấu trúc xây dựng
- Vỏ tủ cấp đông có cấu tạo gồm các lớp : Lớp cách nhiệt poly- urethane
dày 150 mm được chế tạo theo phương pháp rót ngập, có mật độ 40  42
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 2-1 : Các lớp vỏ tủ cấp đông
STT Lớp vật liệu
Độ dày
mm
Hệ số dẫn nhiệt
W/m.K
1 Lớp Inox 0,6 22
2 Lớp poly urethane 150 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.
2.3.2/ Xác định chiều dày cách nhiệt
- Từ công thức tính hệ số truyền nhiệt k
k =
211
11
1





  cn
cn
i
i
n
j
, W/m2.K
- Ta có thể tính được chiều dày lớp cách nhiệt :

5. 













 
n
i
i
ik
cncn
1 21
111




- Trong đó :
cn : độ dày yêu cầu của lớp cách nhiệt, m
cn : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu, W/m.K
k : hệ số truyền nhiệt, W/m2.K
1 : hệ số toả nhiệt của môi trường bên ngoài ( phía nóng) tới tủ cấp
đông, W/m2.K
2 : hệ số toả nhiệt của vách tủ cấp đông vào tủ cấp đông, W/m2.K
- Tra bảng 3.7/ Sách hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh (HDTKHTL) Trang 65
chọn :
1 = 23,3 W/ m2.K
2 = 10,5 W/ m2 .K
- Trang bảng 3.3/ Sách HDTKHTL trang 63 chọn :
k = 0,19 W/ m2.K
i : Bề dày của lớp vật liệu thứ i, m
i : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i, W/mK
- Vậy ta có :
CN =















21
1
1
1
2
11




k
CN
= 0,02 












5,10
1
22
6,0
2
3,23
1
19,0
1
= 0,1014 m.
Ta chọn chiều dày cách nhiệt là CN = 150 mm
Lúc đó ta có hệ số truyền nhiệt thực là :
kt =
5,10
1
02,0
15,0
22
6,0
2
3,23
1
1
1
2
1
1
21
1
1







 CN
CN
= 0,13 W/m2.K
2.3.3/ Tính kiểm tra hiện tượng đọng sương
Điều kiện để vách ngoài không đọng sương là :
kt  ks
- ks : Hệ số truyền nhiệt lớn nhất cho phép để bề mặt ngoài không bị đọng
sương
ks = 0,95
21
1
1
tt
tt S



Trong đó : t1: Nhiệt độ không khí bên ngoài 0C

6. t2 : Nhiệt độ không khí bên trong tủ đông 0C
tS : Nhiệt độ đọng sương 0C
Tra bảng 1.1/ Sách HDTKHTL _Trang 7 :
Thì nhiệt độ vào mùa hè ở Đà Nẵng là : t1= 380C
Độ ẩm là :  = 77%
Ta tra đồ thị h-x/ Sách HDTKHTL _Trang 9 :
Ta sẽ tìm được :
Nhiệt độ đọng sương tS = 340C
Nhiệt độ nhiệt kế ướt tư = 34,50C
Mặc khác ta có nhiệt độ bên trong tủ cấp đông là t2 = -350C
Do đó : ks = 0,95. 23,3
 
2128,1
3538
3438



Ta thấy kt = 0,13 < ks = 1,2128
Như vậy vách ngoài không bị đọng sương
2.3.4/ Tính kiểm tra đọng ẩm
- Đối với tủ cấp đông, vở tủ được bao bọc bằng Inox ở cả hai bên nên hoàn
toàn không có ẩm lọt vào lớp cách nhiệt nên hoàn toàn không có hiện
tượng ngưng tụ ẩm trong lòng kết cấu.
2.4/ TÍNH NHIỆT TỦ CẤP ĐÔNG TIẾP XÚC 1000KG/MẺ
Tổn thất nhiệt trong tủ cấp đông gồm có :
- Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che
- Tổn thất nhiệt do sản phẩm, khay cấp đông và do nước châm vào
- Tổn thất nhiệt do mở cửa
2.4.1/ Tổn thất nhiệt do truyền nhiệt qua kết cấu bao che Q1
- Dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che được định nghĩa là tổng các dòng nhiệt
tổn thất qua tường bao, trần và nền của tủ cấp đông do sự chênh lệch nhiệt
độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong tủ cộng với các dòng nhiệt tổn
thất do bức xạ mặt trời qua tường bao và trần.
- Do tủ cấp đông được đặt trong nhà xưởng nên không chịu ảnh hưởng bởi
bức xạ mặt trời. Vì vậy ta chỉ xét tổn thất nhiệt qua tường bao, trần và nền
của tủ cấp đông.
- Mặt khác chiều dày cách nhiệt của các bề mặt tủ là như nhau tức là đều
dày 150 mm kể cả cửa tủ cấp đông. Do vậy ta có :
Q1 = kt. F ( t1 – t2), W
Trong đó :
- kt : Hệ số truyền nhiệt thực qua kết cấu bao che xác định theo
chiều dày cách nhiệt , W/m2.K
Theo tính toán ở mục ( 2.3.2) ta có Kt = 0,13 W/m2.K
- F : Diện tích bề mặt của kết cấu bao che, m2
- t1: Nhiệt độ môi trường bên ngoài, 0C. t1 = 380C

7. - t2 : Nhiệt độ bên trong tủ cấp đông, 0C. t2 = - 350C
Theo tính toàn ở mục ( 2.2) ta có kích thước phủ bì của tủ cấp đông là :
- Chiều dài : L = 3000 + 2 CN = 3000 + 2 x 150 = 3300 mm
- Chiều rộng : W = 1500 + 2 CN = 1500+ 2x 150 = 1800mm
- Chiều cao : H = 1600 + 2 CN = 1600 + 2 x 150 = 1900mm
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 ( 3,3 x 1,8 + 3,3 x 1,9 + 1,8 x 1,9) = 31,26 m2
Vậy : Q1 = kt. F ( t1 – t2 ) , W
= 0,13 x 31,26 [ 38 – ( -35) ] = 296,657 W
2.4.2/ Tổn thất do sản phẩm mang vào Q2
Tổn thất Q2 gồm :
- Tổn thất do sản phẩm mang vào Q21
- Tổn thất làm lạnh khay cấp đông Q22
- Ngoài ra một số sản phẩm khi cấp đông người ta tiến hành châm thêm
nước để mạ 1 lớp băng trên bề mặt làm cho bề mặt phẳng đẹp, chống oxi
hoá thực phầm, nên cũng cần tính thêm tổn thất do làm lạnh nước Q23
2.4.2.1/ Tổn thất do sản phầm mang vào
Tổn thất do sản phẩm mang vào được tính theo công thức sau :
Q21 = E
 
3600..
21
x
ii


, kW
Trong đó :
- E : Năng suất tủ cấp đông, kg/mẻ ; E = 1000 kg/mẻ
- i1 , i2 : Entanpi của sản phẩm ở nhiệt độ đầu vào và đầu ra,kJ/ kg. 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 = -180C
 : Thời gian cấp đông 1 mẻ, giờ/mẻ
 = 1,5 giờ
Tra bảng 4.2/ Sách HDTKHTL – Trang 81, ta có :
i1 = 283 kJ/kg
i2 = 5 kJ/kg
Vậy :
Q21 =
 
36005,1
52831000
x

= 51,481481 kW = 51481,481 W

8. 2.4.2.2/ Tổn thất do làm lạnh khay cấp đông
Q22 = MKh
 
3600
21
x
ttCP


, kW
Trong đó :
MKh: Tổng khối lượng khay cấp đông, kg
- Theo tính toán ở mục (2.2.1) thì số khay chứa sản phẩm sẽ là :
11 x 36 = 396 khay
- Một khay có khối lượng khoảng 1,5 kg và có dung tích chứa 2 kg sản
phẩm.
Do vậy tổng số khối lượng khay cấp đông sẽ là :
MKh = 396 x 1,5 = 594 kg
CP : Nhiệt dung riêng của vật liệu khay cấp đông, kJ/kg.K
- Khay cấp đông có vật liệu làm bằng nhôm có CP = 0,896 kJ/kg.K
t1 , t2 : Nhiệt độ của khay trước và sau khi cấp đông, 0C
- Nhiệt độ của khay trước khi cấp đông bằng nhiệt độ môi trường tức là :
t1 = 380C
- Nhiệt độ của khay sau khi cấp đông t2 = - 350C
 : thời gian cấp đông, giờ .
 = 1,5 giờ
Vậy :
Q22 = 594 .
  
36005,1
3538896,0
x

= 3,74528 kW = 3745,28 W
2.4.2.3/ Tổn thất do châm nước
Tổn thất do châm nước được tính theo công thức :
Q23 = Mn
3600x
qO

, kW
Trong đó :
Mn : Khối lượng nước châm, kg
- Khối lượng nước châm chiếm khoảng 5  10 % khối lượng hàng cấp
đông, thường người ta châm dày khoảng 5mm.
Theo tính toán ở mục ( 2.4.2.2 ) thì tổng số khay chứa sản phẩm là 396
khay, mà 1 khay chứa được 2 kg sản phẩm .
- Do đó khối lượng hàng cấp đông là : 396 x 2 = 792 kg
- Khối lượng nước châm là : Mn = 792
100
10
= 79,2 kg
 : thời gian cấp đông, giờ
 = 1,5 giờ
qo : Nhiệt dung cần làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi
đông đã hoàn toàn, kJ/kg
- Nhiệt làm lạnh 1 kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến khi đông đá hoàn toàn
qo được xác định theo công thức :

9. qo = CPn . t1 + r + CPđ 2t
Trong đó :
- CPn : Nhiệt dung riêng của nước ; kJ/kg.K
CPn = 4,186 kJ/kg.K
- r : Nhiệt đông đặc, kJ/kg
r = 333,6 kJ/kg
- CPđ : Nhiệt dung riêng của đá, kJ/kg.K
CPđ = 2,09 kJ/kg.K
- t1 : Nhiệt độ nước đầu vào , oC
t1 = 5oC
- t2 : Nhiệt độ đông đá, oC
t2 = -5oC  -10oC
Thay vào ta có :
qo = 4,186 . 5 + 333,6 + 2,09 10 = 375,43 kJ/kg
Vậy :
Q23 = 79,2 . 
36005,1
43,375
x
5,506306 kW = 5506,306 W
Như vậy tổn thất Q2 sẽ là :
Q2 = Q21 + Q22 + Q23
= 51481,481 + 3745,28 + 5506,306
= 60733,067 W
2.4.3/ Tổn thất nhiệt do mở cửa Q3
Tổn thất nhiệt do mở cửa được tính theo công thức
Q3 = B . F , W
F : Diện tích của tủ cấp đông, m2
Theo như tính toán ở mục ( 2.4.1 ) ta có :
Chiều dài tủ là : L = 3,3 m
Chiều rộng tủ là : W = 1,8 m
Do dó F = 3,3 x 1,8 = 5,94 m2
B : Dòng nhiệt khi mở cửa, W/m2
Tra bảng 4.4/ Sách HDTKHTL – Trang 87 chọn B = 20 W /m2
Vậy Q3 = 20 x 5,94 = 118,8 W
2.4.4/ Xác định tải nhiệt cho thiết bị và cho máy nén
 Tải nhiệt cho thiết bị : Dùng để tính toán bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết cho
thiết bị bay hơi. Để đảm bảo được nhiệt độ trong tủ ở những điều kiện bất lợi

10. nhất, ta phải tính toán tải nhiệt cho thiết bị là tổng các tải nhiệt thành phần có
giá trị cao nhất.
QTB = Q1 + Q2 + Q3 , W
= 296,657 + 60733,067 + 118,8
= 61148,524 W
 Tải nhiệt cho máy nén :
QMN = 80% Q1 + 100%Q2 + 75%Q3
= 8,118.
100
75
067,60733.
100
100
657,296
100
80

= 61059,492 W
2.5/ 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
to : hiệu nhiệt độ yêu cầu ,oC
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

11. ==> tw = 34,5 + ( 4  8 k ) chọn 39 oC
tk : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yêu cầu, oC
tk = 3  5 oC
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 :
Tỷ số nén 52,28
0576,0
6429,1

o
k
p
p

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

12. Hình 2-2 : Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn
Hình 2-3 : Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S
to, Po
tK, PK5’
5
6
8 7
9
3
1’
1
2
4
T
S
Ptg
6
8TL2
TL1
7
5’ 4
2
1
1’
NT
BH
NCA
NHABTG
3
5
- BH : Bình bay hơi
- NHA :Máy nén hạ áp
- NCA : Máy nén cao áp
- NT : Bình ngưng tụ
- TL1, TL2 : Van tiết lưu 1 và
2.
- BTG Bình trung gian
9

13. 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 .
to,Po
tK,PK
Ptg
9
8 7
6 5 5’
1’ 1
2
4
h
3
lg P

14. 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’
1
2
3
4
5’
5
6
7
8
9
- 44
- 35
70
-8
112
42
33
-5
-8
-8
-44
0,0576
0,0576
0,3151
0,3151
1,6429
1,6429
1,6429
1,6429
0,3151
0,3151
0,0576
1401
1421,1
1636,4
1451,8
1660,6
391,14
352,78
177,19
352,78
163,55
177,19
1,902
2,1
0,521
0,387
0,128
0,00173
0,00169
0,00155
0,387
0,00154
1,902
Hơi bão hoà
Hơi quá nhiệt
Hơi quá nhiệt
Hơi bão hoà
Hơi quá nhiệt
Lỏng bão hoà
Lỏng bão hoà
Lỏng quá lạnh
Hơi bão hoà
Lỏng trung áp
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 = 31,06429,1.0576,0. KO PP 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.

15. b/ Năng suất lạnh riêng qo
qo = h1’ – h9 = 1401 – 177,19 = 1223,81 kJ/kg
c/ Năng suất lạnh riêng thể tích
qv =
1,2
81,1223
1

V
qO
= 582,766 kJ/m3
d/ Công nén riêng
l = l1 +
1
23.
m
lm
kJ/kg
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 )

1
3
m
m
=
73
6752
hh
hhhh


Thay vào ta có :
L = l1 +
73
6752
hh
hhhh


.l2
Mà theo đồ thị LgP-h ta có :
l1 = h2 – h1
l2 = h4 – h3
h5 = h7
Thay vào ta có :
l = ( h2 – h1 ) +
  
73
3462
hh
hhhh


= ( 1636,4 – 1421,1 ) +
  
78,3528,1451
8,14516,166019,1774,1636


= 215,3 + 277,231
= 492,531 kJ/kg
e/ Năng suất nhiệt riêng
qk = ( h4 – h5 )
1
3
m
m
, kJ/kg
mà
73
6752
1
3
hh
hhhh
m
m



do h5 = h7

16. nên
73
62
1
3
hh
hh
m
m



Vậy ta có :
qk = (h4 – h5 )
 
 73
62
hh
hh


= ( 1660,6 – 352,78 )
 
 78,3528,1451
19,1774,1636


= 1736,441 kJ/kg
f/ Hệ số lạnh
531,492
81,1223

l
qO
 = 2,484
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
m1 =
O
O
q
Q
kg/s
Trong đó :
Qo : Năng suất lạnh của máy nén , W
Qo =
b
QK MN.
, W
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 :
Qo =
7,0
492,61059.1,1
= 95950,630 W  95,95 kW
Vậy m1 =
81,1223
95,95

O
O
q
Q
= 0,0784 kg/s
2/ Thể tích hút thực tế của máy nén hạ áp
VttHA = m1. v1
= 0,0784. 2,1 = 0,16464 m3/s

17. 3/ Hệ số cấp máy nén
tg
O
O
OO
m
O
tgtg
O
OO
HA
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1


























 



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
265
229
.
0576,0
01,00576,0
0576,0
01,03151,0
05,0
0576,0
01,00576,0 1,1
1


























 


HA
= 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

18. - 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 :
Hình 2-5 : Chu trình tiêuchuẩn 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 = 3503,1.0717,0. KO PP = 0,3111 MPa
Ta suy ra ttg = t3TC = -8 oC
to,Po
tK,PK
Ptg
9
8 7
6 5
1’ 1
2
h
lg P
TC
TC
TC
TC TC
5’TC
TC TC
TC
3TC
4TC

19. - 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
qVTC =
TC
OTC
V
q
1
kJ/m3
=
6246,1
11,1230
= 757,177 kJ/m3
7/ Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn TC
tg
O
O
OO
m
O
tgtg
O
OO
TC
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1


























 



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 :
265
233
.
0717,0
01,00717,0
0717,0
01,03111,0
05,0
0717,0
01,00717,0 1,1
1


























 


TC
= 0,622
8/ Năng suất tiêu chuẩn QoTC tính chuyển từ Qo ra
QoTC = Qo
HAV
TCVTC
q
q


.
.
, kW

20. Theo tính toán ở phần trước ta có :
qV = 582,766 kJ/m3
 HA = 0,541
Qo = 95,95 kW
Thay vào ta có :
QoTC = 95,95
541,0.766,582
622,0.177,757
= 143,331 kW
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
ZMN =
OTCMN
OTC
Q
Q
, chiếc
Trong đó :
QoTCMN : Năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén cụ thể
QoTCMN = 157 kW
Vậy ta có : ZMN =
157
331,143
= 0,91
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 :

21. W =
tg
O
T
T
=
265
229
2738
27344



b = 0,01
to : Nhiệt độ sôi, oC
to = - 44oC
Thay vào ta có :
820,0)44(001,0
265
229
i
12/ Công suất chỉ thị
Ni = 584,20
820,0
879,16

i
SN

kW
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
NelHA =
eltd
eN
 .
, kW
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 :
NelHA =
85,0.95,0
592,20
= 25,5 kW
B/ Tính toán cấp cao áp

22. 1/ Lưu lượng hơi thực tế qua máy nén cấp cao áp, do h5 = h7 nên
m3 = m1
73
62
hh
hh


, kg/s
= 0,0784
78,3528,1451
19,1774,1636


= 0,104 kg/s
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
K
tg
tg
tgtg
m
tg
KK
tg
tgtg
CA
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1





























 



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 :
315
265
.
3151,0
01,03151,0
3151,0
01,06429,1
05,0
3151,0
01,03151,0 1
1


























 


CA
= 0,634
4/ Hệ số cấp của máy nén ở điều kiện tiêu chuẩn TC
K
tg
tg
tgtg
m
tg
KK
tg
tgtg
TC
T
T
P
PP
P
PP
c
P
PP
.
1





























 



Ở điều kiện tiêu chuẩn :
Ptg = 0,3111 MPa
Pk = 1,3503 MPa
Ttg = -8 + 273 = 2650K

23. Tk = 35 + 273 = 3080K
Thay vào ta có :
308
265
.
3111,0
01,03111,0
3111,0
01,03503,1
05,0
3111,0
01,03111,0 1
1


























 


TC
= 0,686
5/ Năng suất tiêu chuẩn tính chuyển từ Qo ra
QoTC = Qo
CAV
TCVTC
q
q


.
.
, kW
= 95,95
634,0.766,582
686,0.177,757
= 134,891 kW
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
ZMN =
OTCMN
OTC
Q
Q
, chiếc
Trong đó :
QoTCMN : Năng suất lạnh tiêu chuẩn của máy nén cụ thể
QoTCMN = 157 kW
Vậy ta có : ZMN =
157
891,134
= 0,85
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

24. Trong đó :
W =
k
tg
T
T
=
315
265
27342
2738



b = 0,01
ttg = - 8oC
Thay vào ta có :
833,0)8(001,0
315
265
i
9/ Công suất chỉ thị
Ni = 068,26
833,0
715,21

i
SN

kW
10/ Công suất ma sát
Nms = VttCA. Pms , kW
VttCA : Thể tích hút thực tế của máy nén phần cao áp, m3/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
NelCA =
eltd
eN
 .
, kW
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 :
NelCA =
85,0.95,0
07,26
= 32,284 kW
13/ Nhiệt thải ra ở bình ngưng
Qk = m3 . l3 , kW

25. = m3 ( h4 - h5 )
= 0,104 ( 1660,6 – 352,78 )
= 136,013 kW