Giới Hạn Của Nhiệt Độ Nguồn Gia Nhiệt Trong Máy Lạnh Hấp Thụ H2O/ Libr Một Cấp :

Tương tự, khi giữ nguyên th và tK, hạ t0 xuống t0” thì nồng độ dung dịch đậm đặc sẽ giảm tới nồng độ dung dịch loãng, vùng khử khí bằng không : t0” là giới hạn cực tiểu của nhiệt độ bay hơi.

Tương tự như vậy, khi giữ nguyên to và tK, hạ th xuống th’” thì nồng độ dung dịch loãng sẽ tiến tới nồng độ dung dịch đậm đặc, vùng khử khí bằng không : th’” là giới hạn cực tiểu của nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi.

Tuy nhiên, lưu ý rằng, các giới hạn cực đại (đối với tK), cực tiểu (đối với to và th) được xác định với giả thiết vùng khử khí  = 0, các quá trình hấp thụ, sinh hơi, chưng luyện là hoàn hảo và các quá trình trao đổi nhiệt là thuận nghịch. Vì vậy, đối với các chu trình thực, các giá trị giới hạn phải được điều chỉnh thêm + 10 đến + 20 0C .

Ngoài ra, còn từ các điều kiện cụ thể khác như để tránh hiện tượng đóng băng, phân hủy môi chất, điều kiện kết tinh, ăn mòn kim loại... thì các nhiệt độ trên còn có các giá trị giới hạn khác. Cụ thể là, nhiệt độ phân huỷ của dung dịch NH3/H2O thấp nên nhiệt độ của dung dịch dung dịch không nên quá 160 0C và để tránh lượng nước cuốn theo hơi amôniăc nhiều thì nhiệt độ dung dịch không nên quá 120 0C . Còn đối với dung dịch H2O/LiBr, để tránh xảy ra sự kết tinh thì nồng độ LiBr không trên 70 % .

5.2. Giới hạn của nhiệt độ nguồn gia nhiệt trong máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr một cấp :

5.2.1. Phạm vi khảo sát :

+ Nhiệt độ ngưng tụ tK : nếu tK càng cao tương ứng PK càng cao so với P0thì tổn thất lạnh do quá trình tiết lưu càng tăng và công tiêu tốn cho bơm dung dịch từ áp suất P0 lên PKcàng tăng dẫn đến hệ số nhiệt của máy lạnh hấp thụ giảm đáng kể vì vậy tK càng nhỏ càng tốt. Nhiệt độ ngưng tụ tK phụ thuộc chủ yếu vào tính chất , nhiệt độ của môi trường giải nhiệt và diện tích bề mặt truyền nhiệt.Ở khí hậu Việt nam, nhiệt độ ngưng tụ tK chỉ dao động trong khoảng (26  45) 0C .

+ Nhiệt độ bay hơi t0 : Do nước đóng băng ở 0 0C và dùng trong lĩnh vực điều hoà không khí dùng nước làm chất tải lạnh, nên nhiệt độ bay hơi t0 chỉ dao động trong khoảng (3 7) 0C .

5.2.2. Xác định giá trị nhiệt độ cực tiểu của nguồn gia nhiệt : tHmin

Từ phân tích ở trên, ta biết rằng ứng với một giá trị nhiệt độ bay hơi to và nhiệt độ ngưng tụ tK thì có một giá trị giới hạn cực tiểu của nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi th min. Giá trị này được xác định khi  0 hay nồng độ dung dịch đậm đặc tiến đến bằng nồng độ dung dịch loãng.

Cách tính như sau :

+ Xác định áp suất bay hơi P0 và áp suất ngưng tụ PK theo công thức (1.11)

+ Xác định nồng độ dung dịch đậm đặc r ra khỏi bình hấp thụ (P0 và tA = tK

) suy từ công thức (1.1) và (1.11) theo phương pháp lặp (cho đến khi sai số < 0,01 % là thỏa mãn).

+ Ở điều kiện tối thiểu, trạng thái dung dịch ra khỏi bình sinh hơi (PK, th min và r = a ) , theo công thức (1.1) suy ra nhiệt độ cực tiểu của dung dịch ra khỏi bình sinh hơi thmin .

+ Nhiệt độ cực tiểu thực của dung dịch ra khỏi bình sinh hơi :

thminT = thmin + 10 0C (5.1)

+ Nhiệt độ cực tiểu của nguồn gia nhiệt : t min = t minT + 5 0C (5.2)

H h

Kết quả tính thmin được lập thành bảng sau :

t0 ( 0C)

tK ( 0C)

3	4	5	6	7
26	64,7	62,0	59,4	57,0	54,7
28	71,4	68,5	65,8	63,2	60,8
30	78,4	75,4	72,4	69,7	67,1
32	85,9	82,5	79,3	76,3	73,5
34	93,6	89,9	86,4	83,2	80,3
36	101,6	97,6	93,9	90,4	87,2
38	110,1	105,6	101,6	97,9	94,4
40	118,9	114,1	109,6	105,6	101,8
42	128,2	122,9	118,1	113,6	119,6
45	143,1	136,9	131,4	126,4	121,8

Có thể bạn quan tâm!

• Xác Định Nhiệt Độ Dung Dịch Trong Bình Sinh Hơi:
• Tính Diện Tích Trao Đổi Nhiệt Của Thiết Bị Ngưng Tụ:
• Giới Hạn Vùng Làm Việc Của Máy Lạnh Hấp Thụ Một Cấp .
• Chuyên đề máy lạnh mới Nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp - 8
• Chuyên đề máy lạnh mới Nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp - 9

Xem toàn bộ 81 trang tài liệu này.

5.2.3. Xác định giá trị nhiệt độ cực đại của dung dịch : thmax

Nhiệt độ của dung dịch trong bình sinh hơi có giới hạn cực đại thmax được xác định từ điều kiện kết tinh (r  0,7) : được xác định theo công thức (1.1) suy từ (PK , r = 0,7) .

Kết quả tính thmax được lập thành bảng sau :

tK= 26oC

PK = 0,0333 Bar	max 0 Suy ra tH = 129,11 C
tK= 28oC	PK = 0,0374 Bar	max 0 Suy ra tH = 135,24 C
tK= 30oC	PK = 0,0420 Bar	max 0 Suy ra tH = 141,37 C
tK= 32oC	PK = 0,0471 Bar	max 0 Suy ra tH = 147,51 C
tK= 34oC	PK = 0,0527 Bar	max 0 Suy ra tH = 153,64 C
tK= 36oC	PK = 0,0588 Bar	max 0 Suy ra tH = 159,78 C
tK= 38oC	PK = 0,0656 Bar	max 0 Suy ra tH = 165,91 C
tK= 40oC	PK = 0,0731 Bar	max 0 Suy ra tH = 172,04 C
tK= 42oC	PK = 0,0812 Bar	max 0 Suy ra tH = 178,18 C
tK= 44oC	PK = 0,0902 Bar	max 0 Suy ra tH = 184,40 C

Ta xây dựng được đồ thị như hình 5.2 .

tH°C

190

170

150

130

110

90

t0=4°C

t0=3°C

t0=5°C

tH

max

t0=

7°C

t0=6°C

t

min H

70

50

26 28

30 32 34

36 38 40

tk°C

42 44

Hình 5.2 Kết luận:

Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp thì nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi không được thấp dưới 54,7oC khi nhiệt độ ngưng tụ 26oC và không được vực quá nhiệt độ 129,11oC. Chính vì vậy máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp chỉ sử dụng nguồn gia nhiệt có nhiệt độ thấp, không nên nhận nhiệt trực tiếp từ sản phẩm cháy khi đốt dầu, gas, khí đốt hoặc các loại nhiên liệu khác.

Chương6: TÍNH SỨC BỀN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG HỆ THỐNG MÁY LẠNH HẤP THỤ H2O/LiBr MỘT CẤP

Mục đích của chương này là tính độ dày các chi tiết của thiết bị trao đổinhiệt, để đảm bảo an toàn cho các thiết bị ở áp suất và nhiệt độ làm việc trong hệ thống máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp.

6.1.Tính chiều dày các thân bình hình trụ:

6.1.1.Tính chiều dày của bình chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ:

P



cp

Dt

Bình chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ đươc chế tạo bằng inox có đường kính trong Dt = 0,22 m có áp suất trong bình là (áp suất tuyệt đối) P0= 0,782.10-3MPa. Vậy áp suất tính toán (áp suất chân không) là P = Pk- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10-3 MPa.



Hình 6.1. Bình chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ:



Chiều dày nhỏ nhất  của bình chịu áp suất ngoài, theo [TL12-tr391] được xác định theo công thức sau:

D P.l

0,4



 = 0,47 

t

100  10 6.E .D 

C ,[m]

t t 

trong đó:

+ Dt: đường kính trong của bình, Dt = 0,22 m

+ P: áp suất tính toán,[MPa]; P = 97,318.10-3 MPa

+ l: chiều dài của bình,[m]; l = 1,2 m

+ Et: môđun đàn hồi của vật liệu, [MPa], tra theo đồ thị [TL12-tr391]với vật liệu inox ta có Et=1,95.10-6 at = 191295 MPa

+ C: trị số bổ sung chiều dày dự phòng ăn mòn ,[m] theo [TL1-tr136] ta có C = 0,001 m

suy ra chiều dày nhỏ nhất của bình là:

 = 0,47 

0,22 

97,318.103 1,2

0,4



 0,001 = 2,55.10-3 m



100 106.191295 0,22 



vậy ta chọn:  = 3 mm

6.1.2.Tính chiều dày của bình chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi:

Bình chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi đươc chế tạo bằng inox có đường kính trong Dt = 0,257 m có áp suất trong bình (áp suất tuyệt đối) là PK=

P



cp

Dt

5,62.10-3 MPa. Vậy áp suất tính toán (áp suất chân không) là P = Pk- PK = 98100 - 5620 = 92480 Pa = 92,48.10-3 MPa.



Hình 6.2. Bình chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi:



Chiều dày nhỏ nhất  của bình chịu áp suất ngoài, theo [TL12-tr391] được xác định theo công thức sau:

D P.l

0,4



 = 0,47 

t

100  10 6.E .D 

C ,[m]

t t 

trong đó:

+ Dt: đường kính trong của bình, Dt = 0,257 m

+ P: áp suất tính toán,[MPa]; P = 92,48.10-3 MPa

+ l: chiều dài của bình,[m]; l = 1,2 m

+ Et: môđun đàn hồi của vật liệu, [MPa], tra theo đồ thị [TL12-tr391]với vật liệu inox ta có Et=1,95.10-6 at = 191295 MPa

+ C: trị số bổ sung chiều dày dự phòng ăn mòn ,[m] theo [TL1-tr136] ta có C = 0,001 m

suy ra chiều dày nhỏ nhất của bình là:

 = 0,47 

0,257 

92,48.103 1,2

0,4



 0,001 = 2,673.10-3 m



100 106.191295 0,257 



vậy ta chọn:  = 3 mm

6.1.3.Tính kiểm tra chiều dày ống trao đổi nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt:

Chiều dày nhỏ nhất của ống trao đổi nhiệt chịu áp lực trong theo [TL1- tr135] được xác định theo công thức sau:

tt =

P.Dt

P

52



cp

Dt



2cp .P

+ C ,[m]

Hình 6.3. Ống trao đổi nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt:

trong đó:

+ P: áp suất tính toán, [MPa].

+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, [m]

cp

+ cp: ứng suất bền cho phép của kim loại chế tạo. Theo [TL1-tr133]

- 

với:

cp = * 

cp

* : ứng suất cho phép định mức của kim lọai chế tạo, ở đây ống trao

cp

đổi nhiệt được làm băng inox theo [TL1-tr134] ta có *

= 88,2 MPa

- : hệ số hiệu chỉnh ứng suất phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc và điều kiện làm việc của thiết bị áp lực. Ơí đây ống trao đổi nhiệt được chế tạo liền là thiết bị không gia nhiệt theo [TL1-tr133] ta có  = 0,95.

Suy ra cp = 88,2  0,95 = 83,79 MPa

+ : hệ số bền của mối hàn, vì ống trao đổi nhiệt được chế tao liền

nên

tr136]

 = 1

+ C: trị số bổ sung chiều dày dự phòng ăn mòn ,[m] theo [TL1-

ta có C = 0,001 m

6.1.3.1.Tính kiểm tra chiều dày ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi:

Ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay được chế tạo bằng inox có đường kính trong dt = 0,009 m, đường kính ngoài dn= 0,011 m và  = 0,002 m. Nước tải lạnh đi trong ống xem nước tải lạnh có áp suất khí quyển Pk= 98100 Pa . Aïp suất mặt ngoài của ống là áp suất bay hơi P0 = 782 Pa Vậy áp suất tính toán (áp suất chân không) là P = Pk- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10-3 MPa.

+ P: áp suất tính toán, P = 97,318.10-3 MPa.

+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, Dt = 0,009 m Suy ra chiều dày nhỏ nhất ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi là:

tt =

97,318.103  0,009

2  83,79 1  97,318.103

+ 0,001 = 1,005.10-3 m

 = 0,002 m > tt = 0,001 m Vậy thỏa mãn điều kiện bền

6.1.3.2.Tính kiểm tra chiều dày ống trao đổi nhiệt của thiết bị hấp thụ:

Ống trao đổi nhiệt của thiết hấp thụ được chế tạo bằng inox có đường kính trong dt = 0,015 m, đường kính ngoài dn= 0,017 m và  = 0,002 m. Nước làm mát đi trong ống xem nước làm mát có áp suất khí quyển Pk= 98100 Pa . Aïp suất mặt ngoài của ống là áp suất bay hơi P0 = 782 Pa Vậy áp suất tính toán (áp suất chân không) là P = Pk- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10-3 MPa.

+ P: áp suất tính toán, P = 97,318.10-3 MPa.

+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, Dt = 0,015 m Suy ra chiều dày nhỏ nhất ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi là:

tt =

m

97,318.103  0,015

2  83,79 1  97,318.103

+ 0,001 = 1,0087.10-3

 = 0,002 m > tt = 0,0010087 m

Vậy thỏa mãn điều kiện bền

6.1.3.3.Tính kiểm tra chiều dày ống trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ:

Ống trao đổi nhiệt của thiết ngưng tụ được chế tạo bằng inox có đường kính trong dt = 0,015 m, đường kính ngoài dn= 0,017 m và  = 0,002 m. Nước làm mát đi trong ống xem nước làm mát có áp suất khí quyển Pk= 98100 Pa . Aïp suất mặt ngoài của ống là áp suất ngưng tụ PK = 5,62.10-3 MPa Vậy áp suất tính toán là P = Pk- PK = 98100 - 5620 = 92480 Pa = 92,48.10-3 MPa.

+ P: áp suất tính toán, P = 92,48.10-3 MPa.

+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, Dt = 0,015 m Suy ra chiều dày nhỏ nhất ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi là:

tt =

m

92,48.103  0,015

2  83,79 1  92,48.103

+ 0,001 = 1,0083.10-3

 = 0,002 m > tt = 0,0010083 m

Vậy thỏa mãn điều kiện bền

6.1.3.4.Tính kiểm tra chiều dày ống trao đổi nhiệt của thiết bị sinh hơi:

Ống trao đổi nhiệt của thiết sinh hơi được chế tạo bằng inox có đường kính trong dt = 0,02 m, đường kính ngoài dn= 0,022 m và  = 0,002 m. Nước gia nhiệt đi trong ống xem nước làm mát có áp suất khí quyển Pk= 98100 Pa . Aïp suất mặt ngoài của ống là áp suất ngưng tụ PK = 5,62.10-3 MPa Vậy áp suất tính toán là P = Pk- PK = 98100 - 5620 = 92480 Pa = 92,48.10-3 MPa.

+ P: áp suất tính toán, P = 92,48.10-3 MPa.

+ Dt: đường kính trong của ống trao đổi nhiệt, Dt = 0,02 m Suy ra chiều dày nhỏ nhất ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi là:

tt =

92,48.103  0,02

2  83,79 1  92,48.103

+ 0,001 = 1,011.10-3 m

 = 0,002 m > tt = 0,001011 m

Vậy thỏa mãn điều kiện bền

6.2.Tính chiều dày các mặt sàng:

6.2.1.Tính chiều dày của mặt sàng chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ:

Mặt sàng được làm bằng inox có đường kính D = 0,22 m có áp suất mặt trong là (áp suất tuyệt đối) P0= 0,782.10-3 MPa ,. Mặt ngoài của sàng tiếp xúc với nước làm mát và nước tải lạnh xem nước có áp suất khí quyển. Vậy áp

suất tính toán (áp suất chân không) là P = Pk- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10-3 MPa.

P = 97,318.10-3 MPa.

6.2.1.1.Chiều dày nhỏ nhất của mặt sàng:

P

cp

Chiều dày nhỏ nhất của mặt sàng theo [TL1-tr137] ta có công thức sau:

trong đó :

 = 0,5.de.

+ C ,[m]

+ de: đường kính của đường kính của đường tròn lớn nhất có thể vẽ được ở các khoảng cách mặt sàng không chứa ống,[m]; de= 0,033 m

+ P: áp suất tính toán,[MPa]; P= 97,318.10-3 MPa

+ cp: ứng suất bền cho phép của vật liệu chế tạo mặt sàng,[MPa]. Mặt sàng

cp

làm bằng inox có * = 88,2 MPa theo [TL1-tr134]. Do mặt sàng có lỗ không

được gia cường theo [TL1-tr147]ta có hệ số hiệu chỉnh ứng suất  = 0,85. Suy ra

cp

cp= .* = 0,85  88,2 = 74,97 MPa

+ C: trị số bổ sung chiều dày dự phòng ăn mòn, theo[TL1-tr137] ta có C = 0,002

Suy ra chiều dày nhỏ nhất của mặt sàng là:

97,318.103

74,97

 = 0,5  0,033  + 0,002 = 2,594.10-3 m

Vậy ta chọn chiều dày của mặt sàng  = 3 mm

6.2.1.2.Kiểm tra ứng suất chịu uốn của mặt sàng:

Kiểm tra ứng suất chịu uốn của mặt sàng theo [TL1-tr138] ta có công thức:

u cp= 74,97 MPa

Ứng suất uốn u theo [TL1-tr138] được xác định theo công thức sau:

trong đó:

u =

P

360  (1  0,7 d n )  ()2

l l

,[ MPa ]

+ P: áp suất tính toán , P = 97,318.10-3 MPa

+ : chiều của dày mặt sàng,  = 3.10-3 m

+ dn: đường kính ngoài của ống trao trao đổi nhiệt,[m]

+ l: chiều dài tính toán theo [TL1-tr138] được xác định như sau:

l = a b , [m]

2

với: a,b - là các khoảng được xác định theo hình 6.4.

a = S  sin 60o =

b = S + n = S +

3  S ,[m]

2

S = 3.S ,[m]

2 2