Giới Hạn Vùng Làm Việc Của Máy Lạnh Hấp Thụ Một Cấp .

chọn nH = 2 ống

suy ra H=

4.GH =

4 1,03

= 1,6 m/s

H .nH ..d

1000  3 0,022

Vậy hệ số tỏa nhiệt của nước gia nhiệt là:

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 81 trang tài liệu này.

H=

1780 1,60,8 = 5669,04 W/m2.độ

0,020,2

+ h: Hệ số tỏa nhiệt của dung dịch khi sôi do được tưới chảy màng trên bề mặt ống chùm nằm ngang, theo [TL4-tr14] , ta có:

h=1,03(Reh.Prh. h )0,46. h

,[W/m2.độ]

Lh h

Tiêu chuẩn Reh được xác định như sau: Reh = h

h

+ h: Mật độ tưới nước,[kg/m.s]. h= Gr

+ Bh: Bề mặt tưới, ống chùm nằm ngang nên Bh= 2.lh.Nh

- lh: Chiều dài ống, lh= 1,2 m

- Nh: Số cụm ống thẳng đứng, Nh= 4 cụm

3.h .h

- h=1,273

[m] Trong đó :

2.g.h

: độ dày của lớp màng mỏng của dung dịch đậm đặc,

+ h: Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ th= 85oC

, theo công thức (1.7) ta có, h = - 8,8574733 + 6,973969.10-6 358-

-1,694229.10-4  3582 + 13,689024.10-8  3583 - 0,01576 = 0,66 W/m.độ

với A() = 0,4923607  0,43 - 0,422476.10-2  328  0,43 +

+ 5,658527.10-6  3282  0,43 - 0,1522615  0,43 2 - 1,730562.104  328 

 0,43 2 + 1,895136  0,43 3 = - 0,01576

+ h: Độ nhớt đông lực học của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ

th= 85oC , theo công thức (1.9) ta có, h=





 0,5707  0,009235 0,43 169,263  6,989  0,43 103 = 797.10-6 N.s/m2

 85  223,95  0,43 

+ h: Độ nhớt động học của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ th= 85oC , theo công thức ( .) ta có, h= 0,797.10-6 m2/s

+ h: Khối lượng riêng của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ th= 85oC , theo công thức (1.5) ta có, h=1049 + 53,54  0,0497 - 0,718  0,04972

- - 85  (0,584 - 0,0146  0,0497) -

5,7.108

(85  273,15)3

= 989,7 kg/m3,

với: m = 11,514 

0,43

100  0,43

= 0,0497

+ Cph: Nhiệt dung riêng của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ th= 85oC , theo công thức (1.3) ta có, Cph= 3,6371- 0,029  0,43 + 1,4285714.10-5

 (65  85 + 30  0,43 - 0,43  85) = 3,7 kj/kg.độ

+ Prh: Tiêu chuẩn Prăng của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ th=

85oC , theo công thức (Pr = .C p ) ta có,Pr = 4,47

h

Suy ra:

Bh = 2  1,2  4 = 9,6 m

h=

0,027 = 2,8.10-3 kg/m.s

3 0,797.106  2,8.103

2  9,8  989,7

9,6

-3

h= 1,27

= 0,09.10 m

Lh=

.dnh =  0,022

= 0,0345 m

3

Re = 4,2.10

797.106

5,27

3

 = 1,03(5,274,470,09.10 )0,46

0,66

= 2093,47 W/m2.độ

Kh=

5669,04

 0,000568 

0,0345

2093,47

0,09.103

= 818,28 W/m2.độ

Vậy suy ra diên tích trao đổi nhiệt của thiết bị sinh hơi là:

Fh=

8,64.103

818,28  3,9

= 2,7 m2

4.2.4.Tính toán thiết kế thiết bị sinh hơi:

Chọn các thông số kết cấu: Các ống được bố trí trên mặt sàng theo đỉnh của tam giác đều.

- bước ống ngang[TL1-tr86] :

S = 1,3dnh= 1,3  0,022 = 0,0286 m

- diện tích xung quanh của ống trao đổi nhiệt ứng với chiều dài la=1,2 m Fxqh=.dnh.lh=  0,022  1,2 = 0,083 m2

- tổng số ống của thiết bị sinh hơi

Nh=

Fh =

Fxqh

2,7

0,083

= 32,53 ống , chọn Na= 32 ống

 Vậy đường kính của bình chứa hai thiết bị sinh hơi và ngưng tụ:

m: Tổng số bước ốmg lớn nhất tính thêo phương ngang, m =9 ống D= m S

D= 9  0,0286 =0,257 m

4.3.Thiết bị hồi nhiệt: 4.3.1.Cấu tạo:

Thiết hồi nhiệt dùng để tận dụng nhiệt của dung dịch loãng từ thiết bị sinh hơi về gia nhiệt cho dung dịch đậm đặc sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ nhằm mục đích giảm lượng nhiệt cấp cho thiết bị sinh hơi và giảm lượng nước làm mát thiết bị hấp thụ.

Vì hai môi chất trao đổi nhiệt đều ở trạng thái lỏng ,nên chọn loại thiết bị kiểu ống lồng ống. Dung dịch đậm đặc cần gia nhiệt nên đi trong ống trong dung dịch loãng cần làm nguội nên đi ở trong không gian giữa hai ống. Hai dòng dung dịch chuyển động ngược chiều.

Thiết bị được chế tạo bằng vật liệu là inox , ống trong của thiết bị hồi nhiệt có  18/22. Ống ngoài của thiết bị hồi nhiệt có  24/28

Dung dëch loanî g âi vaoì

Dung dëch âáûm âàûc âi ra

Dung dëch âáûm âàûc âi vaoì

Dung dëch loanî g âi ra

Hình 4.3. Thiết bị hồi nhiệt kiểu ống lồng ống

4.3.2.Tính diên tích trao đổi nhiệt:

Phụ tải nhiệt của thiết bị hồi nhiệt: Qhn= 3,5 KW

Qhn= Khn.Fhn.ttbhn Trong đó:

+ Khn: Hệ số truyền nhiệt của thiết bị hồi nhiệt ,[W/m2.độ]

+ Fhn: Diện tích truyền nhiệt của thiết bị hồi nhiệt ,[m2]

+ ttbhn: Độ chênh nhiệt độ trung bình, [oC].

ttbhn=t3t1' t3' t1

ln t3 t1'

t3' t1

với:

+ t1, t1’:Nhiệt độ vào và ra khỏi thiết bị hồi nhiệt của dung dịch đậm

đặc t1= 35oC, t1’= 74oC.

+ t3,t3’: Nhiệt độ vào và ra khỏi thiết bị hồi nhiệt của dung dịch loãng, t3= 85oC, t3’= 45oC.

suy ra ttbhn= (85  74) 45  35

ln 85  74

45  35

= 10,5oC

Khn=

1 ,[W/m2.độ]

1i  1

Với:

d i l



+ i

i

: Nhiệt trở của các chất bẩn và của vách ống.trong tính toán



này theo[TL4-tr16] giá trị i

i

được tính bằng 0,000568 m2.độ/W

* l: Hệ số tỏa nhiệt của dung dịch loãng chảy trong khoảng không gian giữa hai ống theo [TL4-tr16] ta có công thức:

Nul = 0,41. Re 0,6 .Pr 0,36

Tiêu chuẩn Nul =

l l

l .d1n

l

Suy ra l =

0,41..Re0,6 .Pr0,36 ,[W/m2.độ]

l l l

Tiêu chuẩn Rel = Trong đó:

l .d1n

l

+ l =

Với:

l .nhn

4.Gl

..(d 1

d 2 )

- Gl: Lưu lượng khối lượng của dung dịch loãng,Gl=0,024 kg/s

- l: Khối lượng riêng của dung dịch loãng ở nhiệt độ trung bình,

tl =t3t3' =

85  45

= 65oC, theo công thức (1.5)

l =1049 + 53,54  0,04218 - 0,718  0,042182 - 65  (0,584 - 0,0146 

0,04218) -

0,04218

5,7.108

(65  273,15)3

= 998,59 kg/m3 , với: m =11,514 

0,365 =

100  0,365

- l: Độ nhớt động lực học của dung dịch loãng ở nhiệt độ trung bình tl= 65oC , theo công thức (1.8) ta có

l = (1,8793 - 0,025765  0,365 + 0.035  65 + 0,0004  0,365  65 +

+ 169,263  6,989  0,365 ) 10-3 = 0,00309 N.s/m2

65  223,95  363 0,365

- l: Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch loãng ở nhiệt độ trung bình tl = 65oC , theo công thức (1.6) ta có:

l =- 3,5552933 + 3,407759.10-2  338 - 9,381419.10-5  3382 +

+ 8,834924.10-8  3383 - 0,041 = 0,615 W/m.độ,

với A() = 0,4923607  0,365 - 0,422476.10-2 338  0,365 + 5,658527.10-6

 3382  0,365 - 0,1522615  0,3652- 1,730562.104  338  0,3652 +

1,895136  0,3653 = - 0,041

- Cpl: Nhiệt dung riêng của dung dịch loãng ở nhiệt độ trung bình tl = 65oC , theo công thức (1.3) ta có:

Cp= 3,6371 - 0,029  0,365 + 1,4285714.10-5  (65  65 + 30  0,365 -

- 0,365  65) = 3,686 kj/kg.độ

- l: Độ nhớt động học của dung dịch loãng ở nhiệt độ trung bình

tl = 65oC , theo công thức () ta có: l = 0,00309/998,59 = 3,09.10-6 m2/s

- Prl: Tiêu chuẩn Prăng của dung dịch loãng ở nhiệt độ trung bình t l= 65oC , theo công thức (Pr = (Cp)/) ta có:

Pr l= 0,00309  3,686.103/ 0,615 = 18,52

+ d1n,d2t: Đường kính ngoài của ống trong , đường kính trong của ống ngoài của thiết bị hồi nhiệt, [m]. d1n= 0,022 m, d2t= 0,024 m

+ nhn: Số ống lồng ống trong lối đi của dung dịch. nhn= 1 ống suy ra:

l =

4  0,024

998,59 1 (0,0242  0,0222 )

= 0,.33 m/s

Rel =

0,33 0,022 = 2349,5

3,09.106

l =

0,41 0,615 2349,50,6 18,520,36

0,022

= 3452,8 W/m2.độ

* đ: Hệ số tỏa nhiệt của dung dịch đậm đặc chảy trong ống trong, theo [TL4-tr16],ta có công thức:

+ Khi Ređ  2300: Nuđ = 0,023.Re 0,8 .Pr 0,43

 Re

â â

.Pr .d

0,33 

+ Khi Ređ < 2300: đ = 1,55 â â 1t .â

,(*)

Lhn d1t

Tiêu chuẩn Nuđ và Ređ đươc xác định như sau:

+ Nuđ =

trong đó:

- đ =

â .d 2t . , Re =

â

4.Gâ

â .d1t

â

â .nhn

..(d 1

d 2 )

- Gđ: Lưu lượng khối lượng của dung dịch đậm đặc,Gđ= 0,027 kg/s

- đ: Khối lượng riêng của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ trung bình,

tđ=t1t1' 

=35  75

= 55oC, theo công thức (1.5)

đ = 1049 + 53,54  0,0497 - 0,718  0,04972 - 55  (0,584 - 0,0146 

0,0497 )- -

5,7.108

(55  273,15)3

= 1003,44 kg/m3 , với: m =11,514 

0,43

100  0,43

= 0,0497

bình

-đ: Độ nhớt động lực học của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ trung

tl = 55oC , theo công thức (1.8) ta có

đ = (1,87930 - 0,025765  0,43 + 0.035  55 + 0,0004  0,43  55 +

+ 169,263  6,989  0,43 )  10-3 = 0,002449 N.s/m2

55  223,95  363 0,43

- đ: Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ trung bình tl = 55oC , theo công thức (1.6) ta có:

đ =- 3,5552933 + 3,407759.10-2  328 - 9,381419.10-5  3282 +

8,834924.10-8  3283- 0,01037 = 0,636 W/m.độ, với A() = 0,4923607

0,43- 0,422476.10-2  328  0,43 + 5,658527.10-6  3282  0,43 - 0,1522615

0,43 2-1,730562.104  328  0,43 2 + 1,895136  0,43 3 = -0,01037

- Cpđ: Nhiệt dung riêng của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ trung bình tl = 55oC , theo công thức (1.3) ta có:

Cpđ= 3,6371- 0,029  0,43 + 1,4285714.10-5 (65  65 + 30  0,43 -

- 0,43  55) = 3,675 kj/kg.độ

- đ: Độ nhớt động học của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ trung bình tl = 55oC , theo công thức () ta có: đ = 0,002449 / 1003,44 = 2,44.10-6 m2/s

- Prđ: Tiêu chuẩn Prăng của dung dịch đậm đặc ở nhiệt độ trung bình tl=55oC , theo công thức (Pr = (Cp) /) ta có:

Prđ= 0,002449  3,675.103 / 0,636 = 14,15

- d1t: Đường kính trong của ống trong thiết bị hồi nhiệt, d1t= 0,018 m

- Lhn: Chiều dài đoạn ống lồng ống Lhn= 1 m suy ra:

đ=

4  0,027

1003,44 1 0,0182

= 0,105 m/s

Ređ=

0,105 0,018 = 774,6 < 2300 . Vậy ta chọn công thức (*)

2,44.106

774,6 14,15  0,018 0,33

0,636 2

đ= 1,55





1  0,018

= 313,2 W/m .độ

Suy ra hệ số truyền nhiệt của thiết bị hồi nhiệt là:

Khn=

3452,8

 0,000568 

313,2

= 246,88 W/m2.độ

Vậy suy ra diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị hồi nhiệt là:

F = 3,5.103

=1,35 m2

hn 246,88 10,5

Chiều dài của ống trong:

L1hn=

Fhn

.d1n

= 1,35

 0,022

= 19,4 m.

Chương5: GIỚI HẠN VÙNG LÀM VIỆC CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ H2O/LiBr MỘT CẤP

Việc khẳng định nhiệt độ nào của nguồn nhiệt thứ cấp có thể dùng cho máy lạnh hấp thụ, hiện nay vẫn chưa có xác định rõ ràng. Chương này, nhằm mục đích xác định chính xác dải nhiệt độ làm việc của nguồn gia nhiệt, dải làm việc của nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ cho máy lạnh hấp thu.û

5.1. Giới hạn vùng làm việc của máy lạnh hấp thụ một cấp .

Đối với máy lạnh hấp thụ, điều kiện vùng khử khí  = r - a > 0 là điều kiện nhiệt động để duy trì chu trình máy lạnh hấp thụ hoạt động. Từ điều kiện này, đối với máy lạnh hấp thụ một cấp, dẫn đến các giá trị giới hạn mà các thông số nhiệt độ bay hơi t0, nhiệt độ ngưng tụ tk và nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi th không vượt qua được. Ta có thể thấy rõ giá trị giới hạn đó trên đồ thị P - T (hình 4.1) :

5’ 2’3’

PK’ PK

6 P0

1’’

1’4’ 4

6’’ P0’’

T0’’ T0 Tk = TA Th’’’ Th T

Hình 5.1. Giá trị giới hạn của máy lạnh hấp thụ một cấp trên đồ thị P - T

Chu trình máy lạnh một cấp bình thường bao gồm quá trình sinh hơi 1-2-5 và 1- 2 - 3, quá trình hấp thụ 3 - 4 - 1 và điểm 5 là ngưng tụ, 6 là bay hơi.

Nếu giữ nguyên nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi th , nhiệt độ bay hơi to , khi áp suất ngưng tụ PK lớn lên thì nồng độ dung dịch loãng a lớn lên, dịch dần về phía trái trong khi nồng độ dung dịch đậm đặc r nhỏ đi và dịch dần về phía phải. Khi áp suất ngưng tụ PK tiến tới điểm PK’ thì điểm 2’ và 3’ trùng lên nhau : nồng độ dung dịch đặc và loãng trùng nhau, vùng khử khí bằng không, như vậy P’K và ứng với nó là tK’ là giới hạn cực đại của áp suất và nhiệt độ ngưng tụ.