Chuyên đề máy lạnh mới Nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng - Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp - 8

a

d

n

S n

Hình 6.4.Vị trí hàn vào mặt sàng :

bống trao đổi nhiệt được

Mặt sàng của bình chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ vừa được bố trí ống trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi có đường kính ngoài dn0= 0,011 m và có bước ống S0 = 0,0143 m, vừa được bố trí ống trao đổi nhiệt của thiết bị hấp thụ có đường kính ngoài dna= 0,017 m và có bước ống Sa = 0,022 m. Nên ta tính ứng suất uốn cả hai trường hợp ứng với dn0= 0,011 m, S0 = 0,0143 m và dna= 0,017 m, Sa = 0,022 m. Sau đó ta chọn ứng suất uốn lớn nhất để kiểm tra với ứng suất cho phép (cp).

a. Trường hợp 1: dn0= 0,011 m, S0 = 0,0143 m. Ta có :

a = 0,0124 m b = 0,0213 m l = 0,0169 m

Có thể bạn quan tâm!

• Tính Diện Tích Trao Đổi Nhiệt Của Thiết Bị Ngưng Tụ:
• Giới Hạn Vùng Làm Việc Của Máy Lạnh Hấp Thụ Một Cấp .
• Giới Hạn Của Nhiệt Độ Nguồn Gia Nhiệt Trong Máy Lạnh Hấp Thụ H2O/ Libr 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 - 9

Xem toàn bộ 81 trang tài liệu này.

u =

97,318.103

 0,011  3.103 2

= 0,01577 MPa



360 1  0,7 

0,0169 0,0169



b. Trường hợp 2 : dn0= 0,017 m, S0 = 0,022 m. Ta có :

a = 0,0191 m b = 0,033 m l = 0,026 m

u =

97,318.103

 0,017  3.103 2

= 0,0375 MPa



360 1  0,7 

0,026 0,026



Vậy cả hai trường hợp u < cp nên thỏa mãn điều kiệu bền

6.2.2.Tính chiều dày của mặt sàng chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi: Mặt sàng được làm bằng inox có đường kính D = 0,257 m có áp suất mặt trong là (áp suất tuyệt đối) PK= 5,6210-3 MPa ,. Mặt ngoài của sàng tiếp xúc với nước làm mát và nước gia nhiệt xem nước có áp suất khí quyển. Vậy áp

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

P = 92,48.10-3 MPa

6.2.2.1.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= 0,035 m

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

92,48.103

74,97

 = 0,5  0,035  + 0,002 = 2,61.10-3 m

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

6.2.2.2.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 = 92,48.10-3 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

Mặt sàng của bình chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi vừa được bố trí ống trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ có đường kính ngoài dnK= 0,017 m và có bước ống SK = 0,022 m, vừa được bố trí ống trao đổi nhiệt của thiết bị sinh hơi có đường kính ngoài dna= 0,022 m và có bước ống Sa = 0,0286 m. Nên ta tính ứng suất uốn cả hai trường hợp ứng với dn0= 0,017 m, S0 = 0,022 m và dna= 0,022 m,

Sa= 0,0268 m. Sau đó ta chọn ứng suất uốn lớn nhất để kiểm tra với ứng suất cho phép (cp).

c. Trường hợp 1: dn0= 0,017 m, S0 = 0,022 m. Ta có :

a = 0,0191 m b = 0,033 m l = 0,026 m

u =

92,48.103

 0,017  3.103 2

= 0,0356 MPa



360 1  0,7 

0,026 0,026



d. Trường hợp 2 : dn0= 0,022 m, S0 = 0,02286 m. Ta có :

a = 0,0248 m b = 0,0429 m l = 0,0338 m

u =

92,48.103

 0,022  3.103 2

= 0,0599 MPa



360 1  0,7 

0,0338 0,0338



Vậy cả hai trường hợp u < cp nên thỏa mãn điều kiệu bền

Chương7:

ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG LẠNH HẤP THỤ

7.1.Mục đích tự động hóa hệ thống lạnh:

Trong quá trình vận hành hệ thống lạnh, nhiệt độ của đối tượng cần làm lạnh thường bị biến động do tác động của những dòng nhiệt khác nhau từ bên ngoài hoặc bên trong phòng lạnh. Để giữ cho nhiệt độ này không đổi hoặc thay đổi trong một giới hạn cho phép là một nhiệm vụ của việc điều chỉnh máy lạnh. Đôi khi việc điều khiển những quá trình công nghệ lạnh khác nhau lại yêu cầu

phải làm thay đổi theo một quy luật nhất định trị số của nhiệt độ , độ ẩm trong phòng lạnh và các đại lượng vật lý khác.

Hệ thống tự động hóa hệ thống lạnh có chức năng điều khiển toàn bộ sự làm việc của máy lạnh, duy trì được chế độ vân hành tối ưu.

Bên cạnh duy trì các thông số trong nhưng giới hạn đã cho, cũng cần bảo vệ hệ thống thiết bị tránh chế độ làm việc nguy hiểm. Yêu cầu này được bảo vệ tự động.

Tự động hóa sự làm việc của máy lạnh có ưu điểm so với điều chỉnh bằng tay là giữ ổn định liên tục chế độ làm việc hợp lý. Điều này kéo theo một loạt ưu điểm về tăng thời gian bảo quản, chất lượng sản phẩm, giảm tiêu hao điện năng , nước giải nhiệt ...việc bảo vệ tự động cũng được thực hiện thường nhanh nhạy, đảm bảo hơn con người.

Tuy vậy, việc trang bị hệ thống tự động hóa chỉ hợp lý khi hoạch toán kinh tế là có lợi và những quá trình không thể điều chỉnh bằng tay do tính chính xác của quá trình công nghệ đòi hỏi hay do phải thực hiện trong những môi trường độc hại hoặc dễ nổ.

7.2.Đặc tính hoạt động của máy lạnh hấp thụ:

7.2.1.Aính hưởng của nhiệt độ vào của nước giải nhiệt tw1:

Nhiệt độ nước giải nhiệt vào máy lạnh hấp thụ tw1, có những ảnh hưởng tới đặc tính của máy lạnh hấp thụ như sau:

- tw1 thấp hơn dẫn tới năng suất làm mát cao hơn.

- tw1 thấp hơn dẫn tới tK thấp hơn.

- tw1 thấp hơn làm cho hiệu suất hấp thụ trong bình hấp thụ tăng lên dẫn tới dòng nhiệt vào thiết bị sinh hơi thấp hơn.

Do đó hiệu suất của máy lạnh hấp thụ cao hơn.

7.2.2.Aính hưởng của nhiệt độ nguồn gia nhiệt tq:

Khi nhiệt độ gia nhiệt tq tại bình sinh hơi giảm thì lượng hơi nước bay hơi giảm và nồng độ của dung dịch còn lại trong bình sinh hơi càng đậm đặc nên khi quay về bình hấp thụ, khả năng hấp thụ hơi môi chất lạnh giảm xuống nên lượng hơi nước về bình hấp thụ giảm làm giảm khả năng làm giảm khả năng bốc hơi của môi chất lạnh tại thiết bị bay hơi. Cho nên, năng lực làm lạnh của máy lạnh hấp thụ giảm xuống.

Ngược lại, khi tăng nhiệt độ của nguồn gia nhiệt tq thì năng lực làm lạnh của máy lạnh hấp thụ tăng lên nhưng lưu ý nhệt độ tq bị giới hạn bởi điều kiện ăn mòn kim loại và điều kiện kết tinh của dung dịch H2O/LiBr.

7.3.Điều chỉnh năng suất máy lạnh hấp thụ:

7.3.1.Điều chỉnh bằng phương pháp điều tiết nguồn gia nhiệt:

Điều chỉnh năng suất máy lạnh hấp thụ theo phụ tải bằng cách thay đổi nhiệt cấp vào thiết bị sinh hơi thông qua bộ đốt trực tiếp hoặc các nguồn gia nhiệt khácû như sau:

- Bộ cảm biến đặt ở miệng ra của thiết bị bay hơi để điều khiển nhiệt độ ra khỏi thiết bị bay hơi của nước tải lạnh tm2. khi phụ tải lạnh của hệ thống giảm tm2 giảm theo. Khi tm2 giảm dưới mức định trước thì các thiết bị điều khiển sẽ giảm lượng khí đốt hoặc các nguồn năng lượng khác. Vì thế , nồng độ dung

dịch loãng về thiết bị hấp thụ tăng lên, lượng hơi nước vào thiết bị ngưng tụ giảm xuống, vì vậy tốc độ bay hơi và hiệu quả làm lạnh ở thiết bị bay hơi đều giảm cho tới khi chúng cân bằng với sự giảm phụ tải lạnh để tm2 được duy trì trong giới hạn chấp nhận được. Trong khi đó, do lượng hơi nước từ thiết bị bay hơi đưa tới thiết bị hấp thụ giảm, nên áp suất bay hơi P0 và nhiệt độ bay hơi t0 tăng.

- Cho dù lượng hơi nước bay hơi ở thiết bị sinh hơi giảm, nhưng tốc độ truyền nhiệt ở bề mặt thiết bị ngưng tụ và lượng hơi nước ngưng tụ thành nước ở thiết bị ngưng tụ vẫn ổn định nên áp suất ngưng tụ PKvà nhiệt độ ngưng tụ tK giảm đến khi sự cân bằng mới được thiết lập.

Ngược lại nếu tm2 cao hơn định mức, thì nhiệt cung cấp vào thiết bị sinh hơi tăng, nồng độ dung dịch loãng về thiết bị hấp thụ giảm xuống và sản lượng lạnh tăng thì tm2 lại giảm trong giới hạn định trước. Dĩ nhiên, sự giảm nồng độ loãng không vược quá giới hạn kết tinh.

Ưu điểm của phương pháp điều tiết này thực thi cụ thể tương đối đơn giản, an toàn vì không liên quan đến độ chân không, không tiếp xúc với dung dịch H2O/LiBr và không cần chú ý đến vấn đề ăn mòn. Ngoài ra, lúc máy hoạt động ở phụ tải thấp, vì lượng hơi gia nhiệt giảm nồng độ dung dịch loãng trong bình sinh hơi tăng lên, điều này rất có lợi trong việc đề phòng LiBr kết tinh.

Nhược điểm của phương pháp điều tiết này là lúc phụ tải thấp hơn 50%.vì lượng tuần hoàn dung dịch đậm đặc đến thiết bị sinh hơi không thay đổi và lượng nhiệt để gia nhiệt cho dung dịch đến khi sôi giảm không đáng kể nên đơn vị tiêu hao nhiệt lượng tăng lên đáng kể,vì vậy phạm vi điều tiết của phương pháp này là 60  100% phụ tải.

7.3.2.Điều chỉnh bằng phương pháp điều tiết lượng tuần hoàn dung dịch đậm đặc:

phương pháp này cũng dựa vào bộ cảm biến đặt ở miệng ra của thiết bị bay hơi để điều khiển nhiệt độ ra khỏi thiết bị bay hơi của nước tải lạnh. Ngoài ra, trên đoạn ống dẫn dung dịch đậm đặc từ bình hấp thụ đến bình sinh hơi có đặt một van điều tiết ba ngả nối ống đến đường về của dung dịch loãng đến bình hấp thụ.

Khi phụ tải lạnh của hệ thống giảm nhiệt độ ra khỏi thiết bị bay hơi của nước tải lạnh tm2 giảm theo, khi tm2 giảm dưới mức định trước, hệ thống điều khiển sẽ xoay van ba ngả và trích một phần lượng dung dịch đậm đặc về bình hấp thụ, hòa trộn với dung dịch loãng về làm tăng nồng độ dung dịch vào bình hấp thu. Do lượng dung dịch đậm đặc đến thiết bị sinh hơi giảm nên lượng hơi nước bốc hơi giảm, lượng hơi nước vào thiết bị hấp thụ giảm, vì vậy tốc độ bay hơi và hiệu quả làm lạnh ở thiết bị bay hơi đều giảm tới khi chúng cân bằng với sự giảm phụ tải lạnh để tm2 được duy trì trong giới hạn chấp nhận được.

Ưu điểm của phương pháp điều tiết này là thao tác tương đối đơn giản nhưng vì lượng dung dịch đậm đặc về bình sinh hơi giảm mà lượng nhiệt gia

nhiệt không giảm nên nồng độ của dung dịch loãng chảy về bình hấp thụ giảm thấp có khả năng gây ra kết tinh.

7.3.3.Điều chỉnh bằng cả hai phương pháp trên:

Hai phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Khi phụ tải thay đổi trong phạm vi 60  100% thì chỉ cần điều tiết nguồn gia nhiệt còn khi phụ tải giảm dưới 60% thì sủ dụng cả điều tiết nguồn gia nhiệt và điều tiết lượng tuần hoàn dung dịch đậm đặc.

7.3.4.Điều chỉnh bằng cách kết hợp máy nén hơi:

Một số hệ thống điều hòa lớn hiện nay thường dùng kết hợp máy lạnh hấp thụ và máy lạnh nén hơi. Do máy lạnh hấp thụ khởi động chậm, quá trình điều chỉnh giảm phụ tải tăng suất tiêu hao nhiệt nên máy lạnh hấp thụ đáp ứng phụ tải nên. Còn máy lạnh nén hơi hoạt động ở tải đỉnh nhọn.

7.4.Sự kết tinh, các nguyên nhân, biên pháp khắc phục và đề phòng: 7.4.1.Sự kết tinh:

Máy lạnh hấp thụ sử dụng H2O/LiBr, thì nhiệt độ của dung dịch quá thấp hoặc nồng độ của dung dịch quá loãng đều dễ dàng xảy ra sự kết tinh. Quá trình kết tinh sẽ không làm hại đến máy lạnh hấp thụ, nhưng sẽ dẫn đến kết quả là tăng nồng độ dung dịch còn lại. Đó là triệu chứng rối loạn các hoạt động, và nguyên nhân gây ra sự kết tinh phải được xác định trước khi các hoạt động bình thường được tiếp tục.

Ngày nay, máy lạnh hấp thụ được thiết kế hoạt động trong vùng cách xa đường kết tinh và có những thiết bị ngăn chặn sự kết tinh và hòa tan những tinh thể nếu quá trình kết tinh xảy ra. Kết tinh không còn là vấn đề nghiêm trọng đối với các máy lạnh hấp thụ hiện nay.

7.4.2.những nguyên nhân gây ra kết tinh:

+ không khí lọt vào hệ thống làm tăng nhiệt độ bay hơi và tăng nhệt độ nước tải lạnh tm2 ra khỏi hệ thống. Nhiệt độ tm2 cao hơn sẽ làm tăng lượng nhiệt đưa vào thiết bị sịnh hơi và giảm nồng độ dung dịch tới điểm kết tinh.

+ khi hệ thống hoạt động đầy tải, nếu nhiệt độ nước giải nhiệt quá thấp thì nhiệt độ dung dịch đậm đặc có thể giảm thấp đủ để giảm nhiệt độ của dung dịch loãng ở thiết bị hồi nhiệt tới điểm kết tinh.

+ nếu cúp điện, hệ thống ngừng hoạt động, nhiệt độ dung dịch loãng ở thiết bị hồi nhiệt xuống và có thể sẽ thấp hơn đường kết tinh.

7.4.3.Các biện pháp khắc phục:

Các nhà chế tạo sản xuất ra những thiết bị để giảm thiểu khả năng kết tinh. Một trong những thiết bị đó là dùng van by-pass cho phép môi chất lạnh chảy trực tiếp vào dòng dung dịch loãng, khi những điều kiện có thể gây ra kết tinh được bộ cảm biến phát hiện. Một phát minh mới là bộ vi xử lý dựa trên DDC panel sử dụng nhiệt độ và áp suất đo được tại điểm nút để tính toán nồng độ dung dịch và ngăn chặn kết tinh.

Một thết bị khác là ống tràn thường được sử dụng để chuyển dung dịch loãng từ thiết bị sinh hơi đến thiết bị hấp thụ trong trường hợp xảy ra kết tinh hoặc các trường hợp hư hỏng khác (xem hình 2.2). hiện tượng kết tinh thường xảy ra đầu tiên ở đoạn đầu của dung dịch loãng chảy ra từ thiết bị hồi nhiệt vì

dung dịch ở đó có nồng độ thấp, nhiệt độ tương đối thấp và đường đi nhỏ hẹp sau khi xảy ra kết tinh, đường đi của dung dịch loãng bị tắt nghẽn làm cho mức loãng của dung dịch trong bình hấp thụ hạ xuống, mức lỏng của dung dịch trong bình sinh hơi tăng lên cho đến khi mát lạnh hấp thụ không thể hoạt động. Để khắc phục hiện tượng trên, người ta dùng ống xả tràn loại ống mao hình chữ U đặc ở mức lỏng trên của bình sinh hơi về bình hấp thụ. Khi xảy ra kết tinh, mức lỏng trong bình sinh hơi tăng dần lên đến mức cao hơn mặt trên của ống chữ U, dung dịch loãng có nhiệt độ cao trực tiếp chảy vào bình hấp thụ qua ống chữ U làm cho nhiệt độ của dung dịch đậm đặc trong bình hấp thụ tăng lên. Vì nhiệt độ dung dịch đậm đặc đi vào thiết bị hồi nhiệt tăng làm tăng nhiệt độ dung dịch loãng trong thiết bị hồi nhiệt nên dung dịch loãng dần dần hòa tan tan thể LiBr kết tinh, như vậy máy lạnh có thể tự hồi phục và vận hành bình thường.

7.4.4.Các biện pháp đề phòng:

Trong máy lạnh hấp thụ, thường sử dụng những biện pháp đề phòng sự kết tinh như sau:

+ Trên ống dẫn dung dịch loãng đi ra từ bình sinh hơi đặt một bầu cảm biến khống chế nhiệt độ của dung dịch, bằng cánh khống chế lượng nhiệt gia nhiệt trong bình sinh hơi phòng dung dịch có nồng độ quá thấp .

+ Lắp đặt rơle thơi gian để kéo dài thời gian cấp điện cho bơm môi chất lạnh và bơm dung dịch khoảng 10 phút sau khi ngưng cấp nguồn gia nhiệt để lượng môi chất môi chất lạnh trong thiết bị bay hơi tiếp tục bay hơi và dung dịch loãng hấp thụ, dung dịch đậm đặc trong bình hấp thụ và dung dịch loãng trong bình sinh hơi kết hợp mạnh mẽ. Sau khi dung dịch được đậm đặc có thể phòng khi máy lạnh ngưng hoạt động, nhiệt độ dung dịch hạ thấp mà không kết tinh.

+ Trong khoan chứa mức lỏng của môi chất lạnh của thiết bị bay hơi, có đặc một thiết bị khống chế mức lỏng, khi mức lỏng của môi chất lạnh lên cao quá mức quy định thì được chảy tắt sang thiết hấp thụ để đề phòng dung dịch có nồng độ quá thấp kết tinh.

7.5.Bảo vệ tự động máy lạnh hấp thụ: 7.5.1.Khóa điều khiển:

Máy lạnh hấp thụ chỉ khởi động khi bơm nước tải lạnh, bơm nước giải nhiệt, quạt tháp giải nhiệt ... hoạt động bình thường. Khi máy lạnh ngưng hoạt động thì bơm môi chất lạnh và bơm dung dịch vẫn tiếp tục hoạt động thêm từ 410 phút.

7.5.2.Bảo vệ nhiệt độ nước tải lạnh ra khỏi máy lạnh:

Khi phụ tải lạnh của máy lạnh thay đổi, nhiệt độ nước tải lạnh ra sẽ thay đổi trên một phạm vi hẹp. Người ta đặt một bầu cảm biến nhiệt trên đường nước tải lạnh ra. Khi phụ tải lạnh giảm, hệ thống điều khiển sẽ tác động làm giảm lượng nhiệt cấp vào máy. Nếu phụ tải lạnh tiếp tục giảm quá giá trị tối thiểu mà máy có thể hoạt động liên tục được thì mạch điều khiển sẽ tác động dừng bơm nước giải nhiệt dẫn đến ngừng máy. Sau đó, nếu nhiệt độ nước

lạnh tăng lên tới giá tri tối thiều quy định trước, máy lạnh sẽ tự đông khởi động trở lại.

7.5.3.Bảo vệ lưu lượng nước tải lạnh:

Máy lạnh được gắn một công tắc dòng trên đường ống nước tải lạnh. Công tắc này có tác dụng dừng sự vận hành của tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt nếu lưu lượng nước tải lạnh giảm xuống thấp quá giá trị tối thiểu định trước. Điều này được thực hiên để ngăn chặn khả năng máy bị đóng băng.

7.5.4.Bảo vệ lưu lượng nước giải nhiệt:

Máy lạnh cũng được gắn một công tắc dòng trên đường ống nước giải nhiệt để ngừng máy khi lưu lượng nước giải nhiệt giảm quá định mức.

Dĩ nhiên, cũng như máy lạnh nén hơi, công tắc dòng để bảo vệ nước tải lạnh và nước giải nhiệt được đấu với một rơle thời gian để chỉ tác dụng ngừng máy sau 10  15 giây khi giảm lưu lượng nước, để đề phòng trường hợp mất lưu lượng nước giả tạo do bơm bị hút air hoặc đầu hút của bơm bị nghẹt nhưng khôi phục lại được ngay.

7.5.5.Bảo vệ nhiệt độ bay hơi:

Khi nhiệt độ ở thiết bị bay hơi trở nên thấp một cách nguy hiểm thì rơle nhiệt độ thấp sẽ cắt điện các bơm và nguồn nhiệt cấp, ngừng mọi hoạt động lạnh. Khi nhiệt độ bay hơi tăng trên mức định trước thì máy lạnh sẽ tự động vận hành trở lại.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Đức Lợi- Phạm Văn Tùy, Bài tập kỹ thuật lạnh,NXB Giáo dục (1998)

2. Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kễ hệ thống lạnh,NXB khoa học và kỹ thuật (1999).