hệ thống máy và thiết bị lạnh, chương 7

Chia sẻ: Nguyen Thi Ngoc Hoa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

405
lượt xem 181
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

vai trò, vị trí và phân loại thiết bị bay hơi 7.1.1 Vai trò, vị trí của thiết bị bay hơi Thiết bị bay hơi có nhiệm vụ hoá hơi gas bão hoà ẩm sau tiết l−u đồng thời làm lạnh môi tr−ờng cần làm lạnh. Nh− vậy cùng với thiết bị ng−ng tụ, máy nén và thiết bị tiết l−u, thiết bị bay hơi là một trong những thiết bị quan trọng nhất không thể thiếu đ−ợc trong các hệ thống lạnh. Quá trình làm việc của thiết bị bay hơi ảnh h−ởng đến thời gian và hiệu quả...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: hệ thống máy và thiết bị lạnh, chương 7

Ch−¬ng VII ThiÕt bÞ bay h¬i 7.1. vai trß, vÞ trÝ vµ ph©n lo¹i thiÕt bÞ bay h¬i 7.1.1 Vai trß, vÞ trÝ cña thiÕt bÞ bay h¬i ThiÕt bÞ bay h¬i cã nhiÖm vô ho¸ h¬i gas b·o hoµ Èm sau tiÕt l−u ®ång thêi lµm l¹nh m«i tr−êng cÇn lµm l¹nh. Nh− vËy cïng víi thiÕt bÞ ng−ng tô, m¸y nÐn vµ thiÕt bÞ tiÕt l−u, thiÕt bÞ bay h¬i lµ mét trong nh÷ng thiÕt bÞ quan träng nhÊt kh«ng thÓ thiÕu ®−îc trong c¸c hÖ thèng l¹nh. Qu¸ tr×nh lµm viÖc cña thiÕt bÞ bay h¬i ¶nh h−ëng ®Õn thêi gian vµ hiÖu qu¶ lµm l¹nh. §ã lµ môc ®Ých chÝnh cña hÖ thèng l¹nh. V× vËy, dï toµn bé trang thiÕt bÞ hÖ thèng tèt ®Õn ®©u nh−ng thiÕt bÞ bay h¬i lµm viÖc kÐm hiÖu qu¶ th× tÊt c¶ trë nªn v« Ých. Khi qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt ë thiÕt bÞ bay h¬i kÐm th× thêi gian lµm l¹nh t¨ng, nhiÖt ®é phßng kh«ng ®¶m b¶o yªu cÇu, trong mét sè tr−êng hîp do kh«ng bay h¬i hÕt láng trong dµn l¹nh dÉn tíi m¸y nÐn cã thÓ hót Èm vÒ g©y ngËp láng. Ng−îc l¹i, khi thiÕt bÞ bay h¬i cã diÖn tÝch qu¸ lín so víi yªu cÇu, th× chi phÝ ®Çu t− cao vµ ®ång thêi cßn lµm cho ®é qu¸ nhiÖt h¬i ra thiÕt bÞ lín. Khi ®é qu¸ nhiÖt lín th× nhiÖt ®é cuèi qu¸ tr×nh nÐn cao, t¨ng c«ng suÊt nÐn. Lùa chän thiÕt bÞ bay h¬i dùa trªn nhiÒu yÕu tè nh− hiÖu qu¶ lµm viÖc, ®Æc ®iÓm vµ tÝnh chÊt s¶n phÈm cÇn lµm l¹nh. 7.1.2 Ph©n lo¹i thiÕt bÞ bay h¬i ThiÕt bÞ bay h¬i sö dông trong c¸c hÖ thèng l¹nh rÊt ®a d¹ng. Tuú thuéc vµo môc ®Ých sö dông kh¸c nhau mµ nªn chän lo¹i dµn cho thÝch hîp. Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i thiÕt bÞ bay h¬i. - Theo m«i tr−êng cÇn lµm l¹nh: + B×nh bay h¬i, ®−îc sö dông ®Ó lµm l¹nh chÊt láng nh− n−íc, n−íc muèi, glycol vv.. + Dµn l¹nh kh«ng khÝ, ®−îc sö dông ®Ó lµm l¹nh kh«ng khÝ. 276
+ Dµn l¹nh kiÓu tÊm, cã thÓ sö dông lµm l¹nh kh«ng khÝ, chÊt láng hoÆc s¶n phÈm d¹ng ®Æc. VÝ dô nh− c¸c tÊm l¾c trong tñ ®«ng tiÕp xóc, trèng lµm ®¸ trong tñ ®¸ v¶y vv + Dµn lµm l¹nh chÊt láng: dµn l¹nh x−¬ng c¸, panen trong c¸c hÖ thèng l¹nh m¸y ®¸ c©y. - Theo møc ®é chøa dÞch trong dµn l¹nh: Dµn l¹nh kiÓu ngËp láng hoÆc kh«ng ngËp láng. Ngoµi ra ng−êi ta cßn ph©n lo¹i theo tÝnh chÊt kÝn hë cña m«i tr−êng lµm l¹nh 7.2. THIÕT BÞ bay h¬i 7.2.1 ThiÕt bÞ bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng 7.2.1.1 B×nh bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng a. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng B×nh bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng cã cÊu t¹o t−¬ng tù b×nh ng−ng tô èng chïm n»m ngang. Cã thÓ ph©n b×nh bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng thµnh 02 lo¹i: - B×nh bay h¬i hÖ thèng NH3 : §Æc ®iÓm c¬ b¶n cña b×nh bay h¬i kiÓu nµy lµ m«i chÊt l¹nh bay h¬i bªn ngoµi c¸c èng trao ®æi nhiÖt, tøc kho¶ng kh«ng gian gi÷a c¸c èng, chÊt láng cÇn lµm l¹nh chuyÓn ®éng bªn trong c¸c èng trao ®æi nhiÖt. - B×nh bay h¬i frª«n : B×nh bay h¬i frª«n ng−îc l¹i m«i chÊt l¹nh cã thÓ s«i ë bªn trong hoÆc ngoµi èng trao ®æi nhiÖt, chÊt láng cÇn lµm l¹nh chuyÓn ®éng dÝch d¾c bªn ngoµi hoÆc bªn trong c¸c èng trao ®æi nhiÖt. * B×nh bay h¬i NH3 Trªn h×nh 7-1 tr×nh bµy b×nh bay h¬i NH3. B×nh sö dông c¸c trao ®æi nhiÖt lµ thÐp ¸p lùc tr¬n C20 ®−êng kÝnh Φ38x3, Φ51x3,5 hoÆc Φ57x3,5. C¸c chïm èng ®−îc bè trÝ so le, c¸ch ®Òu vµ n»m trªn c¸c ®Ønh tam gi¸c ®Òu, mËt ®é t−¬ng ®èi dµy ®Ó gi¶m kÝch th−íc b×nh, ®ång thêi gi¶m dung tÝch chøa NH3. Th©n vµ n¾p b×nh b»ng thÐp CT3. §Ó b×nh cã h×nh d¸ng ®Ñp, hîp lý tû sè gi÷a chiÒu dµi vµ ®−êng kÝnh cÇn duy tr× trong kho¶ng L/D=5÷8. C¸c mÆt sµng th−êng ®−îc lµm b»ng thÐp c¸cbon hoÆc thÐp hîp kim vµ cã ®é dµy kh¸ lín 20÷30mm. èng ®−îc nóc chÆt vµo mÆt sµng hoÆc hµn. Kho¶ng hë cÇn thiÕt nhá nhÊt gi÷a c¸c èng ngoµi cïng vµ mÆt trong cña th©n b×nh lµ 15÷20mm. 277
PhÝa d−íi b×nh cã thÓ cã rèn ®Ó thu håi dÇu, tõ ®©y dÇu ®−îc ®−a vÒ b×nh thu håi dÇu. M«i chÊt ®−îc tiÕt l−u vµo b×nh tõ phÝa d−íi, sau khi trao ®æi nhiÖt h¬i sÏ ®−îc hót vÒ m¸y tõ b×nh t¸ch láng g¾n ë phÝa trªn b×nh bay h¬i. §èi víi c¸c b×nh c«ng suÊt lín, láng ®−îc ®−a vµo èng gãp råi ®−a vµo mét sè èng nh¸nh dÉn vµo b×nh, ph©n bè ®Òu theo chiÒu dµi. H¬i ra b×nh còng ®−îc dÉn ra tõ nhiÒu èng ph©n bè ®Òu trong kh«ng gian. B×nh bay h¬i cã trang bÞ van phao khèng chÕ møc láng tr¸nh hót h¬i Èm vÒ m¸y nÐn. Van phao t¸c ®éng ®ãng van ®iÖn tõ cÊp dÞch khi møc dÞch v−ît qu¸ møc cho phÐp. Tr−êng hîp muèn khèng chÕ møc dÞch d−íi cã thÓ dïng thªm van phao thø 2 t¸c ®éng më van ®iÖn tõ cÊp dÞch khi l−−äng dÞch qu¸ thÊp. C¸c n¾p b×nh còng cã c¸c v¸ch ph©n dßng ®Ó chÊt t¶i l¹nh chuyÓn ®éng nhiÒu lÇn trong b×nh, t¨ng thêi gian lµm l¹nh vµ tèc ®é chuyÓn ®éng cña nã nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ trao ®æi nhiÖt. 1- n¾p b×nh; 2-Th©n b×nh; 3-T¸ch láng; 4- èng NH3 ra; 5- TÊm ch¾n láng; 6- èng T§N; 7- èng láng ra; 8- èng láng vµo; 9- Ch©n b×nh; 10- Rèn b×nh; 11- èng nèi van phao H×nh 7-1: B×nh bay h¬i NH3 C−êng ®é trao ®æi nhiÖt trong thiÕt bÞ phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh− chÕ ®é nhiÖt, tèc ®é chuyÓn ®éng, nhiÖt ®é vµ b¶n chÊt vËt lý cña chÊt láng trong èng. §èi víi b×nh lµm l¹nh n−íc muèi khi tèc ®é v=1÷1,5 m/s, ®é lµm l¹nh n−íc muèi kho¶ng 2÷3oC, hÖ sè truyÒn nhiÖt k = 400÷520 W/m2.K; mËt ®é dßng nhiÖt qof = 2000÷4500 W/m2 . ChÊt láng th−êng ®−îc lµm l¹nh lµ n−íc, glycol, muèi Nacl vµ CaCl2. Khi lµm l¹nh muèi NaCl vµ CaCl2 th× thiÕt bÞ chÞu ¨n mßn ®Æc 278
biÖt khi ®Ó lät khÝ vµo bªn trong nªn thùc tÕ Ýt sö dông. Tr−êng hîp nµy nªn sö dông c¸c dµn l¹nh kiÓu hë khi bÞ h− háng dÔ söa ch÷a vµ thay thÕ. §Ó lµm l¹nh n−íc vµ glycol ng−êi ta th−êng sö dông b×nh bay h¬i frª«n. ¦u ®iÓm cña b×nh bay h¬i lµ chÊt t¶i l¹nh tuÇn hoµn trong hÖ thèng kÝn kh«ng lät kh«ng khÝ vµo bªn trong nªn gi¶m ¨n mßn. * B×nh bay h¬i frª«n Trªn h×nh 7-2 giíi thiÖu 02 lo¹i b×nh bay h¬i kh¸c nhau lo¹i m«i chÊt s«i ngoµi èng vµ bªn trong èng trao ®æi nhiÖt. B×nh bay h¬i frª«n m«i chÊt s«i trong èng th−êng ®−îc sö dông ®Ó lµm l¹nh c¸c m«i chÊt cã nhiÖt ®é ®ãng b¨ng cao nh− n−íc trong c¸c hÖ thèng ®iÒu hoµ water chiller. a) M«i chÊt s«i ngoµi èng: 1) èng ph©n phèi láng, 2,3- ChÊt t¶i l¹nh vµo, ra; 4- Van an toµn; 5- H¬i ra; 6- ¸p kÕ; 7- èng thuû b) M«i chÊt s«i trong èng (d¹ng ch÷ U) c) TiÕt diÖn èng cã c¸nh trong gåm 02 líp: líp ngoµi lµ ®ång niken, trong lµ nh«m H×nh 7-2: B×nh bay h¬i frª«n 279
Khi x¶y ra ®ãng b¨ng Ýt nguy hiÓm h¬n tr−êng hîp n−íc chuyÓn ®éng bªn trong èng. §èi víi b×nh m«i chÊt s«i trong èng khèi l−îng m«i chÊt gi¶m 2 ÷3 lÇn so víi s«i ngoµi èng. §iÒu nµy rÊt cã ý nghÜa ®èi víi hÖ thèng frª«n v× gi¸ thµnh frª«n cao h¬n NH3 nhiÒu. §Ó n©ng cao hiÖu qu¶ trao ®æi nhiÖt ®èi víi b×nh frª«n, ®Æc biÖt R12 ng−êi ta lµm c¸nh vÒ phÝa m«i chÊt. Khi m«i chÊt chuyÓn ®éng bªn trong ng−êi ta chÕ t¹o èng cã c¸nh b»ng 02 líp vËt liÖu kh¸c nhau, bªn ngoµi lµ ®ång, bªn trong lµ nh«m. HÖ sè truyÒn nhiÖt b×nh ng−ng sö dông m«i chÊt R12 kho¶ng 230÷350 W/m2.K, ®é chªnh nhiÖt ®é kho¶ng 5÷8K. §èi víi m«i chÊt R22 «ng trao ®æi nhiÖt cã thÓ lµ èng dång nh½n v× hÖ sè truyÒn nhiÖt cña nã cao h¬n so víi R12 tõ 20÷30%. 7.2.1.2 Dµn l¹nh panen §Ó lµm l¹nh c¸c chÊt láng trong chu tr×nh hë ng−êi ta sö dông c¸c dµn l¹nh panen CÊu t¹o cña dµn gåm 02 èng gãp lín n»m phÝa trªn vµ phÝa d−íi, nèi gi÷a hai èng gãp lµ c¸c èng trao ®æi nhiÖt d¹ng èng tr¬n th¼ng ®øng. M«i chÊt chuyÓn ®éng vµ s«i trong c¸c èng, chÊt láng cÇn lµm l¹nh chuyÓn ®éng ngang qua èng. C¸c dµn l¹nh panen ®−îc cÊp dÞch theo kiÓu ngËp láng nhê b×nh gi÷ møc- t¸ch láng. M«i chÊt l¹nh ®i vµo èng gãp d−íi vµ ®i ra èng gãp trªn. Tèc ®é lu©n chuyÓn cña n−íc muèi trong bÓ kho¶ng 0,5÷0,8 m/s, hÖ sè truyÒn nhiÖt k=460÷580 w/m2.K. Khi hiÖu nhiÖt ®é gi÷a m«i chÊt vµ n−íc muèi kho¶ng 5÷6K, mËt ®é dßng nhiÖt cña dµn bay h¬i panen kh¸ cao kho¶ng 2900÷3500 W/m2 Dµn l¹nh panen kiÓu èng th¼ng cã nh−îc ®iÓm lµ qu¶ng ®−êng ®i cña dßng m«i chÊt trong c¸c èng trao ®æi nhiÖt kh¸ ng¾n vµ kÝch th−íc t−¬ng ®èi cång kÒnh. §Ó kh¾c phôc ®iÒu ®ã ng−êi ta lµm dµn l¹nh theo kiÓu x−¬ng c¸. 280
1- B×nh gi÷ møc-t¸ch láng; 2- H¬i vÒ m¸y nÐn; 3- èng gãp h¬i; 4- Gãp láng vµo; 5- Láng vµo; 6- X¶ trµn n−íc muèi; 7- X¶ n−íc muèi ; 8- X¶ c¹n; 9- NÒn c¸ch nhiÖt; 10- X¶ dÇu; 11- Van an toµn H×nh 7-3: ThiÕt bÞ bay h¬i kiÓu panen 7.2.1.3 Dµn l¹nh x−¬ng c¸ Dµn l¹nh x−¬ng c¸ ®−îc sö dông rÊt phæ biÕn trong c¸c hÖ thèng lµm l¹nh n−íc hoÆc n−íc muèi, vÝ dô nh− hÖ thèng m¸y ®¸ c©y. VÒ cÊu t¹o, t−¬ng tô dµn l¹nh panen nh−ng ë ®©y c¸c èng trao ®æi nhiÖt ®−îc uèn cong, do ®ã chiÒu dµi mçi èng t¨ng lªn ®¸ng kÓ. C¸c èng trao ®æi nhiÖt g¾n vµo c¸c èng gãp tr«ng gièng nh− mét x−¬ng c¸ khæng lå. §ã lµ c¸c èng thÐp ¸p lùc d¹ng tr¬n, kh«ng c¸nh. Dµn l¹nh x−¬ng c¸ còng cã cÊu t¹o gåm ngiÒu côm (m«®un), mçi côm cã 01 èng gãp trªn vµ 01 èng gãp d−íi vµ hÖ thèng 2÷4 d·y èng trao ®æi nhiÖt nèi gi÷a c¸c èng gãp. MËt ®é dßng nhiÖt cña dµn bay h¬i x−¬ng c¸ t−¬ng ®−¬ng dµn l¹nh kiÓu panen tøc kho¶ng 2900÷3500 W/m2 281
1- èng gãp ngang; 2- èng trao ®æi nhiÖt; 3- èng gãp däc; 4- KÑp èng; 5- Thanh ®ì H×nh 7-4: Dµn l¹nh x−¬ng c¸ 7.2.1.4 Dµn l¹nh tÊm b¶n Ngoµi c¸c dµn l¹nh th−êng ®−îc sö dông ë trªn, trong c«ng nghiÖp ng−êi ta cßn sö dông dµn bay h¬i kiÓu tÊm b¶n ®Ó lµm l¹nh nhanh c¸c chÊt láng. VÝ dô h¹ nhanh dÞch ®−êng vµ glycol trong c«ng nghiÖp bia, s¶n xuÊt n−íc l¹nh chÕ biÕn trong nhµ m¸y chÕ biÕn thùc phÈm vv.. CÊu t¹o dµn l¹nh kiÓu tÊm b¶n hoµn toµn gièng dµn ng−ng tÊm b¶n, gåm c¸c tÊm trao ®æi nhiÖt d¹ng ph¼ng cã dËp sãng ®−îc ghÐp víi nhau b»ng ®Öm kÝn. Hai ®Çu lµ c¸c tÊm khung dµy, ch¾c ch¾n ®−îc gi÷ nhê thanh gi»ng vµ bu l«ng. §−êng chuyÓn ®éng cña m«i chÊt vµ chÊt t¶i l¹nh ng−îc chiÒu vµ xen kÎ nhau. Tæng diÖn tÝch trao ®æi nhiÖt rÊt lín. Qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt gi÷a hai m«i chÊt thùc hiÖn qua v¸ch t−¬ng ®èi máng nªn hiÖu qu¶ trao ®æi nhiÖt cao. C¸c líp chÊt t¶i l¹nh kh¸ máng nªn qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt diÔn ra nhanh chãng. Dµn l¹nh tÊm b¶n NH3 cã thÓ ®¹t k =2500÷4500 W/m2.K khi lµm l¹nh n−íc. §èi víi R22 lµm l¹nh n−íc hÖ sè truyÒn nhiÖt ®¹t k =1500÷3000 282
W/m2.K. §Æc ®iÓm cña dµn l¹nh kiÓu tÊm b¶n lµ thêi gian lµm l¹nh rÊt nhanh, khèi l−îng m«i chÊt l¹nh cÇn thiÕt nhá. Nh−îc ®iÓm lµ chÕ t¹o phøc t¹p nªn chØ cã c¸c h·ng næi tiÕng míi cã kh¶ n¨ng chÕ t¹o. Do ®ã khi h− háng, kh«ng cã vËt t− thay thÕ, söa ch÷a khã kh¨n. H×nh 7-5: Dµn l¹nh kiÓu tÊm b¶n 7.2.2 ThiÕt bÞ bay h¬i lµm l¹nh kh«ng khÝ 7.2.2.1 Dµn l¹nh ®èi l−u tù nhiªn Dµn l¹nh ®èi l−u tù nhiªn kh«ng dïng qu¹t ®−îc sö dông ®Ó lµm l¹nh kh«ng khÝ trong c¸c buång l¹nh. Dµn cã thÓ ®−îc l¾p ®Æt ¸p trÇn hoÆc ¸p t−êng, èng trao ®æi nhiÖt lµ èng thÐp tr¬n hoÆc èng cã c¸nh bªn ngoµi. C¸nh t¶n nhiÖt sö dông lµ c¸nh th¼ng hoÆc c¸nh xo¾n. §èi víi dµn èng tr¬n th−êng dïng lµ èng thÐp Φ57x3,5, b−íc èng tõ 180÷300mm. Dµn èng cã hÖ sè truyÒn nhiÖt kho¶ng k=7÷10 W/m2.K §èi víi dµn èng cã c¸nh cña Nga ®−îc lµm tõ c¸c èng trao ®æi nhiÖt Φ38x3, c¸nh t¶n nhiÖt d¹ng xo¾n thÐp dµy 0,8÷1,0mm, chiÒu réng l¸ thÐp lµ 45mm, b−íc c¸nh kho¶ng 20÷30mm. HÖ sè truyÒn nhiÖt tÝnh theo diÖn tÝch mÆt ngoµi cã c¸nh ®èi víi dµn ¸p t−êng k=3÷4,5 283
W/m2.K vµ dµn ¸p trÇn k =4÷5,5 W/m2.K . Nh−îc ®iÓm cña dµn l¹nh ®èi l−u tù nhiªn lµ hiÖu qu¶ trao ®æi nhiÖt thÊp, nªn thùc tÕ Ýt sö dông. §èi víi dµn èng cña Nga ng−êi ta th−êng chÕ t¹o theo c¸c kiÓu nh− sau: Dµn èng cã 01 èng gãp (h×nh 7-6a), dµn èng xo¾n ®Çu (7-6b), dµn èng xo¨n ®u«i (7-6c) vµ dµn èng cã 02 èng gãp (7-6d) 3 2 1 4 2 1 a) c) 4 1 2 2 1 4 b) d) 1- èng trao ®æi nhiÖt; 2- C¸nh t¶n nhiÖt; 3- èng gãp; 4- Thanh ®ì H×nh 7-6: Dµn l¹nh ®èi l−u tù nhiªn cã c¸nh 7.2.2.2 Dµn l¹nh ®èi l−u c−ìng bøc Dµn l¹nh ®èi l−u kh«ng khÝ c−ìng bøc ®−îc sö dông rÊt réng r·i trong c¸c hÖ thèng l¹nh ®Ó lµm l¹nh kh«ng khÝ nh− trong c¸c kho l¹nh, thiÕt bÞ cÊp ®«ng, trong ®iÒu hoµ kh«ng khÝ vv Dµn l¹nh ®èi l−u c−ìng bøc cã 02 lo¹i : Lo¹i èng ®ång vµ èng s¾t. Th−êng c¸c dµn l¹nh ®Òu ®−îc lµm c¸nh nh«m hoÆc c¸nh s¾t. Dµn l¹nh cã vá bao bäc, lång quat, èng khuyÕch t¸n giã, khay høng n−íc ng−ng. ViÖc x¶ n−íc ng−ng cã thÓ sö dông b»ng nhiÒu ph−¬ng ph¸p, nh−ng phæ biÕn nhÊt lµ dïng ®iÖn trë x¶ b¨ng. Dµn l¹nh èng tr¬n NH3 cã k = 35÷43 W/m2.K. §èi víi dµn l¹nh frª«n k = 12 W/m2.K Dµn l¹nh sö dông trong c¸c kho l¹nh cã cÊu t¹o víi chiÒu réng kh¸ lín, tr¶i dµi theo chiÒu réng kho l¹nh. 284
H×nh 7-7: Dµn l¹nh ®èi l−u c−ìng bøc Mçi dµn cã tõ 1÷6 qu¹t, c¸c dµn l¹nh ®Æt phÝa tr−íc mçi dµn, hót kh«ng khÝ chuyÓn ®éng qua c¸c dµn. Dµn l¹nh cã b−íc c¸nh tõ 3÷8 mm, tuú thuéc møc ®é tho¸t Èm cña c¸c s¶n phÈm trong kho. Vá bao che cña dµn l¹nh lµ t«n m¹ kÏm, phÝa d−íi cã m¸ng høng n−íc ng−ng. M¸ng høng n−íc nghiªng vÒ phÝa sau ®Ó n−íc ng−ng ch¶y kÖt, tr¸nh ®äng n−íc trong m¸ng, n−íc ®äng cã thÓ ®ãng b¨ng lµm t¾c ®−êng tho¸t n−íc. Dµn gåm nhiÒu côm èng ®éc lËp song song däc theo chiÒu cao cña dµn, v× vËy th−êng cã c¸c bóp ph©n phèi ga ga ®Ó ph©n bè dÞch láng ®Òu cho c¸c côm. 285
1- Qu¹t dµn l¹nh; 2- èng m«i chÊt vµo, ra; 3- Hép ®Êu d©y; 4- èng x¶ n−íc ng−ng; 5- M¸ng n−íc ng−ng; 6- B¸ch treo H×nh 7-8: Dµn l¹nh trong c¸c kho l¹nh 7.3 TÝnh to¸n thiÕt bÞ bay h¬i Cã hai bµi to¸n tÝnh to¸n thiÕt bÞ bay h¬i : TÝnh kiÓm tra vµ tÝnh thiÕt kÕ TÝnh to¸n thiÕt bÞ bay h¬i lµ x¸c ®Þnh diÖn tÝch bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt cÇn thiÕt ®Ó ®¸p øng phô t¶i nhiÖt ®· cho. - Th«ng sè ban ®Çu: + ChÕ ®é nhiÖt Èm cña buång l¹nh + Lo¹i thiÕt bÞ bay h¬i + C«ng suÊt l¹nh cÇu Qo - Th«ng sè cÇn x¸c ®Þnh : DiÖn tÝch trao ®æi nhiªt, bè trÝ vµ kÕt cÊu thiÕt bÞ bay h¬i. 7.3.1 C¸c b−íc tÝnh to¸n dµn l¹nh 1. Chän lo¹i thiÕt bÞ bay h¬i Chän kiÓu lo¹i dµn l¹nh cho hÖ thèng l¹nh còng dùa trªn nhiÒu tiªu chÝ kh¸c nhau nh−u ®Æc ®iÓm cÊu t¹o, yªu cÇu vÒ lµm l¹nh vv 2. TÝnh diÖn tÝch trao ®æi nhiÖt Qo Q F= = o , m2 (7-1) k .∆t o q of Qo – C«ng suÊt l¹nh yªu cÇu cña thiÕt bÞ bay h¬i, W k – HÖ sè truyÒn nhiÖt, W/m2.K; 286
∆to -§é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh l«garit, oK; qof – MËt ®é dßng nhiÖt cña thiÕt bÞ bay h¬i, W/m2. a. X¸c ®Þnh hÖ sè truyÒn nhiÖt k HÖ sè truyÒn nhiÖt k cã thÓ x¸c ®Þnh theo kinh nghiÖm theo b¶ng 7- 1 d−íi ®©y. Trong tr−êng hîp cô thÓ cã thÓ tiÕn hµnh tÝnh to¸n theo c¸c c«ng thøc tÝnh to¸n truyÒn nhiÖt th«ng th−êng. §èi víi thiÕt bÞ bay h¬i hÖ thèng l¹nh, hÖ sè to¶ nhiÖt vÒ c¸c m«i tr−êng ë thiÕt bÞ bay h¬i cã nh÷ng ®Æc ®iÓm kh¸c. B¶ng 7-1 : HÖ sè truyÒn nhiÖt k vµ mËt ®é dßng nhiÖt c¸c dµn l¹nh k qf ∆t TT KiÓu thiÕt bÞ bay h¬i (W/m2.K) (W/m2) (oC) 1 ThiÕt bÞ bay h¬i lµm l¹nh chÊt láng - B×nh bay h¬i NH3 460÷580 2000÷4500 4÷6 - B×nh bay h¬i frª«n + R12 230÷350 8÷10 + R22 350÷400 8÷10 - Dµn l¹nh kiÓu panen 460÷580 2900÷3500 - Dµn l¹nh x−¬ng c¸ 2900÷3500 - Dµn l¹nh kiÓu tÊm b¶n + NH3 2500÷4500 + R22 1500÷3000 2 ThiÕt bÞ bay h¬i lµm l¹nh kh«ng khÝ - ThiÕt bÞ bay h¬i ®èi l−u tù nhiªn 3÷5,5 - ThiÕt bÞ bay h¬i ®èi l−u c−ìng bøc + èng tr¬n NH3 35 ÷ 43 + Frª«n 12 HÖ sè truyÒn nhiÖt ®−îc tÝnh tuú thuéc tr−êng hîp cô thÓ cña bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt. Ch¼ng h¹n nh− tr−êng hîp èng tr¬n cã thÓ tÝnh nh− sau: 1 k= , W / m.K (7-2) 1 1 d 1 + . ln 2 + Π.d 1 .α 1 2.Π.λ d 1 Π.d 2 .α 2 trong ®ã: 287
α1, α2 – HÖ sè to¶ nhiÖt bªn trong vµ ngoµi èng trao ®æi nhiÖt, W/m2.K; d1, d2 - §−êng kÝnh trong vµ ngoµi èng trao ®æi nhiÖt, mm; λ - HÖ sè dÉn nhiÖt vËt liÖu èng, W/m.K. b. X¸c ®Þnh ®é chªnh nhiÖt ®é trung b×nh logarit ∆t max − ∆t min ∆t tb = (7-3) ∆t ln max ∆t min ∆tmax, ∆tmin- HiÖu nhiÖt ®é lín nhÊt vµ bÐ nhÊt ë ®Çu vµo vµ ra cña thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt. c. X¸c ®Þnh l−u l−îng chÊt láng hoÆc kh«ng khÝ lµm l¹nh * L−u l−îng chÊt láng L−u l−îng chÊt láng ®−îc lµm l¹nh ë thiÕt bÞ bay h¬i ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Qo G= , kg/s (7-4) C.ρ .∆t C – NhiÖt dung riªng cña chÊt láng, J/kg.K; ρ – Khèi l−îng riªng cña chÊt láng, kg/m3; ∆t - §é chªnh nhiÖt ®é cña chÊt láng vµo ra thiÕt bÞ bay h¬i, oC. * L−u l−îng kh«ng khÝ L−u l−îng kh«ng khÝ lµm l¹nh ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Qo G KK = , kg/s (7-5) C KK .ρ KK .∆t KK CKK – NhiÖt dung riªng cña kh«ng khÝ, Cn = 1,0 kJ/kg.K; ρKK – Khèi l−îng riªng cña kh«ng khÝ , kg/m3, ρKK = 1,15÷1,2 kg/m3; ∆tKK - §é chªnh nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ vµo ra thiÕt bÞ bay h¬i , oC. 7.3.2 X¸c ®Þnh hÖ sè to¶ nhiÖt vÒ phÝa c¸c m«i chÊt ë thiÕt bÞ bay h¬i 7.3.2.1 HÖ sè to¶ nhiÖt khi s«i m«i chÊt l¹nh * S«i trong èng vµ r·nh n»m ngang - §èi víi Frª«n 288
α = C.q tr 0,15 (ω.ρ ) n (7-6) ω - Tèc ®é chuyÓn ®éng cña frª«n láng, m/s; ρ - Khèi l−îng riªng cña frª«n láng, kg/m3; TrÞ sè C vµ n ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: + §èi víi R12 : C = 23,4 vµ n = 0,47; + §èi víi R22 : C = 32,0 vµ n = 0,47. Tuy nhiªn c«ng thøc trªn chØ ®óng khi mËt ®é dßng nhiÖt q (W/m2) nhá tøc lµ nhá h¬n gi¸ trÞ n»m trong b¶ng 7-2 d−íi ®©y: B¶ng 7-2: Giíi h¹n mËt ®é dßng nhiÖt, W/m2 M«i ω.ρ, Kg/m2.s chÊt 60 120 250 400 650 R12 1500 1800 2000 2500 3000 R22 1500 1800 2000 2500 3500 Trong tr−êng hîp mËt ®é dßng nhiÖt q lín h¬n trÞ sè ®· nªu trong b¶ng 7-2 th× hÖ sè to¶ nhiÖt ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau ®©y: 0 , 6 ⎛ ω .ρ ⎞ 0, 2 α = A.q tr .⎜ ⎟ (7-7) ⎝ d ⎠ hay: ⎛ ω.ρ ⎞ 0,5 α = A .θ .⎜ 2,5 ⎟ 1, 5 (7-8) ⎝ d ⎠ trong ®ã: θ = tw – to. HÖ sè A tra theo b¶ng 7-3 d−íi ®©y: B¶ng 7-3 : HÖ sè A M«i chÊt to , oC -30 -10 0 10 30 R12 0,85 1,045 1,14 1,23 1,47 R22 0,95 1,17 1,32 1,47 1,25 - §èi víi NH3 0 , 667 ⎡ ⎛α p ⎞ 1, 5 ⎤ α = α w .⎢1 + ⎜ ⎟ ⎥ (7-9) ⎢ ⎜αw ⎣ ⎝ ⎟ ⎠ ⎥ ⎦ 289
αw – HÖ sè to¶ nhiÖt cña láng NH3 khi chuyÓn ®éng trong èng tÝnh nh− chÊt láng th−êng chuyÓ ®éng trong èng, W/m2.K. αp – HÖ sè to¶ nhiÖt trung b×nh cña NH3 khi s«i m¹nh, W/m2.K. α P = 2,2.q ng7 .Po0, 21 0, (7-10) hay α P = 13,85.θ 2,333 .PO0,7 (7-11) qng – MËt ®é dßng nhiÖt theo bÒ mÆt ngoµi cña dµn l¹nh, W/m2; Po - ¸p suÊt s«i cña NH3 , bar. * S«i trong èng vµ r·nh ®øng - §èi víi Frª«n + Khi s«i bät ( x < 0,02) 0 , 31 ⎛ q .d .C ⎞ ⎡⎛ ρ ' ⎞ P .d ⎤ Nu = 0,25.⎜ tr tr ⎟ x ⎢⎜ − 1⎟. o tr ⎥ ⎜ ⎟ (7-12) ⎝ r.λ ⎠ ⎣⎝ ρ " ⎠ σ ⎦ + Khi s«i vµnh kh¨n (x = 0,17 ÷0,89) th×: 0 ,1 α ⎛ ω.r.ρ ⎞ 1+ x⎤ 1,16 .⎜ ⎟ = 3,79.⎡ ⎢1 − x ⎥ (7-13) α w ⎜ q tr ⎟ ⎝ ⎠ ⎣ ⎦ trong ®ã hÖ sè to¶ nhiÖt αw ®−îc tÝnh theo tiªu chuÈn Nu nh− sau: Nu = 0,023.Re0,8.Pr0,33 (7-14) vµ vËn tèc ®−îc x¸c ®Þnh : 4.G.(1 − x) ω= , m/s (7-15) π .d tr .zρ 2 trong ®ã: G – L−u l−îng t¸c nh©n ®i vµo dµn l¹nh, kg/s; dtr - ®−êng kÝnh trong cña èng, m; x - ®é kh« cña t¸c nh©n l¹nh vµo èng, kg/kg; z- Sè èng ®Æt song song cña dµn l¹nh; ρ, ρ’ – Khèi l−îng riªng cña m«i chÊt láng, kg/m3; ρ” – Khèi l−îng riªng cña h¬i, kg/m3; λ- HÖ sè dÉn nhiÖt cña frª«n láng, W/m.K; C – NhiÖt dung riªng cña frª«n láng, J/kg.K; 290
Po - ¸p suÊt s«i, bar; σ- Søc c¨ng bÒ mÆt, N/m; r – NhiÖt Èn ho¸ h¬i cña frª«n, J/kg. C¸c trÞ sè Re vµ Pr ®Òu x¸c ®Þnh theo frª«n láng - §èi víi NH3 α = (27,3 + 0,04.t o ).q tr, 45 .d tr 0, 24 0 − (7-15) 7.3.2.2 HÖ sè to¶ nhiÖt vÒ phÝa kh«ng khÝ - §èi l−u c−ìng bøc §¹i bé phËn c¸c lo¹i dµn l¹nh ®Òu cã kh«ng khÝ vµ m«i chÊt t¶i l¹nh kh¸c ®èi l−u c−ìng bøc ®i qua dµn l¹nh. Trong tr−êng hîp nµy c¸c tÝnh to¸n còng t−¬ng tù nh− tÝnh to¸n cho dµn ng−ng. ®iÒu kh¸c biÖt duy nhÊt lµ ph¹m vi nhiÖt ®é lµm viÖc cña dµn l¹nh kh¸c dµn ng−ng mµ th«i. - §èi l−u tù nhiªn C¸c dµn l¹nh sö dông ph−¬ng ph¸p ®èi l−u tù nhiªn Ýt gÆp h¬n nªn ë ®©y chóng t«i kh«ng tr×nh bµy. *** 291