Kỹ thuật lạnh 29 3.6 MÁY LẠNH 1 CẤP THỰC HIỆN HÀNH TRÌNH KHÔ DÙNG THIẾT BỊ HỒI NHIỆT. 3.6.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Hình 3.5: Máy lạnh 1 cấp thực hiện hành trình khô dùng thiết bị hồi nhiệt. I-Máy nén; II-Thiết bị ngưng tụ; III- Thiết bị hồi nhiệt; IV-Van tiết lưu; V-Thiết bị bay hơi. 1-2: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén I; 2-3: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ II; 3-4: quá trình quá lạnh ở thiết bị hồi nhiệt III; 4-5: quá trình tiết lưu đẳng enthalpy ở van tiết lưu IV; 5-6: quá trình bay hơi đẳng áp ở thiết bị bay hơi V; 6-1; quá trình quá nhiệt ở thiết bị hồi nhiệt III. 3.6.2 Tính toán các thông số của chu trình. 1) Công cấp cho chu trình: l = h 2 - h 1 . 2) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: q k = h 2 - h 3 . 3) Nhiệt lượng trao đổi ở thiết bị hồi nhiệt: q hn = h 3 - h 4 = h 1 - h 6 4) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: q o = h 6 - h 5 . 5) Hệ số làm lạnh:     12 56o hh h h l q 3.6.3 Các nhận xét. 1) Khi nào dùng thiết bị hồi nhiệt? So sánh chu trình máy lạnh sử dụng thiết bị hồi nhiệt với chu trình sử dụng bình tách lỏng ta thấy chu trình sử dụng thiết bị hồi nhiệt được thêm một lượng lạnh:        5111095dthhhhhhqqq 599656o hn o hn o Tốn thêm một lượng công:           12861 dt h h h h h h h h l l l 61826812hnhn  . Về mặt thiết bị tốn thêm thiết bị hồi nhiệt. Chu trình hồi nhiệt chỉ được sử dụng nếu hệ số làm lạnh  hn cao hơn hệ số làm lạnh  khi không có hồi nhiệt:  hn >          l l q q l q ll qq hn o hn oo hn hn oo 2) Đối với các môi chất lạnh thực tế thông dụng là NH 3 , freon thì khi sử dụng chu trình hồi nhiệt đối với NH 3 ta có: 33 NH khn NH hn  ; do đó chu trình máy lạnh NH 3 không dùng thiết bị hồi nhiệt. Đối với freon R12 và R134a ta có: freon khn freon hn  . Do đó chu trình máy lạnh freon R12 và R134a nên sử dụng thiết bị hồi nhiệt. 3.7 BƠM NHIỆT. 3.7.1 Bơm nhiệt công suất lớn. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 30 3.7.1.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Hình 3.6: Bơm nhiệt công suất lớn. Van 1-8: van chuyển chế độ cấp nhiệt và điều hòa không khí (cấp nhiệt 1-4 đóng, 5-8 mở); B1, B2: bơm nước 1 và 2; MN: máy nén; TBNT: thiết bị ngưng tụ; TBBH: thiết bị bay hơi; TBHN: thiết bị hồi nhiệt; TBTDN: thiết bị trao đổi nhiệt. Hình 3.7: Đồ thị lgp-h và T-s Chu trình lý thuyết: Hệ thống lạnh (Hình 3.6 và 3.7) làm việc như chu trình máy lạnh 1 cấp có hồi nhiệt. Hơi môi chất từ thiết bị bay hơi TBBH với thông số trạng thái VI đi vào thiết bị hồi nhiệt TBHN, tại đây hơi môi chất nhận nhiệt của môi chất lỏng cao áp, biến đổi theo quá trình VI-I thành hơi quá nhiệt và đi vào máy nén MN. Tại máy nén môi chất được nén đoạn nhiệt đảng entropy theo quá trình I-II trở thành hơi qúa nhiệt cao áp. Tiếp theo môi chất đi vào thiết bị ngưng tụ TBNT, nhả nhiệt q k cho môi chất giải nhiệt và ngưng tụ đẳng áp theo quá trình II-III thành lỏng cao áp. Lỏng cao áp đi tới thiết bị hồi nhiệt TBHN, nhả nhiệt cho hơi môi chất hạ áp và được quá lạnh theo quá trình III-IV. Tiếp theo lỏng quá lạnh đi đến van tiết lưu, tiết lưu đoạn nhiệt đẳng enthalpy theo quá trình IV-V thành hơi bão hòa ẩm rồi đi vào thiết bị bay hơi TBBH. Tại thiết bị bay hơi môi chất nhận nhiệt q o của môi chất tải lạnh, bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt theo quá trình V-VI. Môi chất với thông số trạng thái VI đi đến thiết bị hồi nhiệt TBHN. Chu trình cứ thế tiếp diễn. Hệ thống cấp lạnh, cấp nhiệt cho phụ tải thiết bị trao đổi nhiệt TBTĐN:  Mùa hè: về mùa hè phụ tải cần làm lạnh, chế độ điều hòa không khí. Các van 1, 2, 3, 4 mở; các van 5, 6, 7, 8 đóng. Bơm B2 bơm nước lạnh qua thiết bị trao đổi nhiệt TBTĐN, cấp lạnh cho phụ tải. Tiếp theo nước đi qua van 1, tới điểm A, qua thiết bị bay hơi TBBH nhả nhiệt q o cho môi chất lạnh. Sau đó đi qua điểm B, van 2 rồi quay về bơm B2. Bơm B1 hút nước từ sông, hồ tự nhiên bơm nước qua van 3, tới điểm C, vào thiết bị ngưng tụ TBNT; tại đây nước nhận nhiệt ngưng tụ q k của môi chất lạnh, sau đó tới điểm D , van 4 rồi xả trở lại sông hồ. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 31 Nếu là sông thì điểm xả phải ở dưới điểm hút vào bơm B1 theo dòng chảy. Nếu là hồ thì diện tích hồ phải đủ lớn để giải nhiệt mùa hè, cấp nhiệt về mùa đông; hai vị trí hút và xả xa nhau để khi tuần hoàn trở lại đầu hút nước đã có nhiệt độ tự nhiên.  Mùa đông: về mùa đông phụ tải cần cấp nhiệt, chế độ sưởi ấm. Các van 1, 2, 3, 4 đóng; các van 5, 6, 7, 8 mở. Bơm B2 bơm nước nóng qua thiết bị trao đổi nhiệt TBTĐN, cấp nhiệt cho phụ tải. Tiếp theo nước đi qua van 3, tới điểm C, qua thiết bị ngưng tụ TBNT nhận nhiệt q k từ môi chất lạnh ngưng tụ. Sau đó đi qua điểm D, van 6 rồi quay về bơm B2. Bơm B1 hút nước từ sông, hồ tự nhiên bơm nước qua van 7, tới điểm A, vào thiết bị bay hơi TBBH; tại đây nước nhả nhiệt q o cho môi chất lạnh bay hơi, sau đó tới điểm B, van 8 rồi xả trở lại sông hồ. 3.7.1.2 Tính toán các thông số của chu trình. Như chu trình có hồi nhiệt. 3.7.2 Bơm nhiệt công suất nhỏ (máy điều hòa không khí đảo chiều). 3.7.2.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Hình 3.8: Máy điều hòa không khí đảo chiều. MN: máy nén; BTL: bình tách lỏng; DTN: dàn trong nhà; DNN: dàn ngoài nhà; VDC: van đảo chiều 4 ngả; V1C: van 1 chiều; OM1 và OM2: ống mao 1 và ống mao 2. Nguyên lý làm việc (Hình 3.8): Mùa hè: môi chất chuyển động theo chiều mũi tên liền nét. môi chất từ máy nén MN đến van đảo chiều 4 ngã VĐC, tới dàn ngoài nhà DNN là thiết bị ngưng tụ, đi đến ống mao OM1, qua van một chiều V1C, tới dàn trong nhàDTN là thiết bị bay hơi, trở về van đảo chiều VĐC, tới tách lỏng BTL rồi quay về máy nén MN. Mùa đông: môi chất chuyển động theo chiều mũi tên đứt nét. môi chất từ máy nén MN đến van đảo chiều 4 ngã VĐC, tới dàn trong nhà DTN là thiết bị ngưng tụ, đi đến ống mao OM2, qua ống mao OM1, tới dàn ngoài nhà DNN là thiết bị bay hơi, trở về van đảo chiều VĐC, tới tách lỏng BTL rồi quay về máy nén MN. 3.7.2.2 Tính toán các thông số của chu trình. Như chu trình có hồi nhiệt. 3.8 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH MÁY LẠNH 1 CẤP. 3.8.1 Các đại lượng cho trước. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 32  Nhiệt độ của môi trường giải nhiệt (nước hoặc không khí): t w .  Nhiệt độ của sản phẩm cần làm lạnh, hoặc môi trường cần làm lạnh (lỏng hoặc khí): t f .  Năng suất lạnh cần đảm bảo Q o cho 1 giờ; quy đổi ra kJ/h. 3.8.2 Trình tự tính toán. 1) Tính nhiệt độ ngưng tụ t k :  Nếu môi trường giải nhiệt là không khí: t k = t w +(10  20) o C;  Nếu môi trường giải nhiệt là nước: t k = t w +(5  8) o C; 2) Tính nhiệt độ bay hơi t o :  Môi trường làm lạnh là không khí: t o = t f - (7  10) o C;  Môi trường làm lạnh là không khí cho điều hòa nhiệt độ: t o = t f - (1220) o C;  Môi trường làm lạnh là chất lỏng: t o = t f - (4  6) o C; 3) Chọn độ qúa nhiệt:  Máy lạnh amôniăc: t qn = 3  5 o C;  Máy lạnh freon: t qn = 10  45 o C tùy theo mức độ hồi nhiệt; 4) Chọn độ quá lạnh:  Máy lạnh amôniăc: t ql = 2  3 o C tại thiết bị ngưng tụ;  Máy lạnh freon: t ql xác định theo phương trình cân bằng nhiệt của thiết bị hồi nhiệt: h 1 -h 6 = h 3 - h 4 , kJ/h; 5) Xây dựng đồ thị, xác định giá trị t, p, v, h, s ở các điểm nút của chu trình (Bảng 3.1). Bảng 3.1: Thông số trạng thái các điểm nút của chu trình. TSTT Điểm nút t o C p bar v m 3 /kg h kJ/kg S kJ/(kg.độ) 1 2 3 4 5 6 7 Hình 3.9: Đồ thị T-s chu trình máy lạnh 1 cấp. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 33 6) Tính công máy nén: l = h 2 -h 1 , kJ/h; 7) Tính nhiệt lượng thải ra ở thiết bị ngưng tụ: q k =h 2 -h 3 , kJ/kg; 8) Tính nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: q o =h 6 -h 5 , kJ/kg; 9) Tính hệ số làm lạnh: l q o  . 10) Tính lượng môi chất G tuần hoàn trong hệ thống lạnh trong 1 giờ: o o q Q G  ; kg/h 11) Thể tích hút giờ máy nén: V h =G.v 1 , m 3 /h. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 34 CHƯƠNG 4: MÁY LẠNH NHIỀU CẤP, NHIỀU TẦNG 4.1 Sự cần thiết phải dùng máy nén piston nhiều cấp, nhiều tầng. 4.1.1 Quá trình nén khí máy nén piston 1 cấp: Hình 4.1: Máy nén 1 cấp có không gian chết. Vì lý do kỹ thuật: các vật khi nóng lên thì thể tích tăng lên, nên khi piston lên đến điểm cao nhất (Hình 4.1, điểm 3 - gọi là điểm chết trên - hoặc tử điểm thượng) vẫn không chạm vào bề mặt nắp quy lát (cụm van đẩy) máy nén, do đó trong xy lanh vẫn còn một khoảng không gian cho môi chất; khoảng không gian này được gọi là không gian chết V c . Khi pit tông thực hiện hành trình hút thì phần thể tích V c dãn nở ra đến V 4 . Sau khi pit tông đi qua điểm 4 thì hơi môi chất mới được nạp vào xy lanh. Quá trình nạp môi chất dừng khi pit tông đi đến điểm chết dưới (điểm 1). Lượng hơi môi chất thực tế hút được bằng: V h =V 1 -V 4 . Thể tích pit tông quét được là V q . Khi p 2 tăng thì V 4 tăng, V h giảm, tác hại không gian chết tăng lên. Ngoài ra khi p 2 tăng thì nhiệt độ cuối tầm nén t 2 tăng, làm giảm hoặc thậm chí phá hủy khả năng bôi trơn của dầu bôi trơn máy nén. Để tăng thể tích hút và giảm nhiệt độ cuối tầm nén người ta khống chế tỷ số nén 1210 p p 1 2  cho một cấp nén. Khi tỷ số nén vượt qua trị số này người ta sử dụng máy nén nhiều cấp, nhiều tầng. 4.1.2 Quá trình nén khí máy nén piston nhiều cấp: Ngoài hai ưu điểm kể trên quá trình nén nhiều cấp còn có ưu điểm là tiết kiệm công nén hơn do có thể sử dụng làm mát trung gian giữa các cấp nén. Trong thực tế kỹ thuật quá trình nén không vượt quá 3 cấp, phổ biến nhất là 2 cấp. Do làm mát trung gian nên đỡ tốn công nén. Nguyên lý làm việc máy nén 3 cấp: môi chất với thông số trạng thái p 1 , T 1 được hút vào máy nén cấp 1 (MN1) nén đoạn nhiệt theo quá trình 12 với thông số trạng thái 2 là p 2 , T 2 , tiêu thụ ngoại công l 1 . Sau khi ra khỏi máy nén cấp 1 môi chất được đưa đến thiết bị làm mát trung gian 1 (MTG), tại đây môi chất nhả nhiệt đẳng áp q 1 cho môi trường xung quanh theo quá trình 23. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 35 Hình 4.2: Máy nén nhiều cấp. MTG1: thiết bị làm mát trung gian 1, MTG2: thiết bị làm mát trung gian 2; MN1: máy nén 1; MN2: máy nén 2; MN3: máy nén 3. Sau khi ra khỏi thiết bị MTG1 môi chất đi vào máy nén cấp 2 nén đoạn nhiệt theo quá trình 34 với thông số trạng thái 4 là p 4 , T 4 , tiêu thụ ngoại công l 2 . Sau khi ra khỏi máy nén cấp 2 (MN2) môi chất được đưa đến thiết bị làm mát trung gian 2 (MTG 2), tại đây môi chất nhả nhiệt đẳng áp q 1 cho môi trường xung quanh theo quá trình 45. Sau khi ra khỏi thiết bị MTG2 môi chất đi vào máy nén cấp 3 nén đoạn nhiệt theo quá trình 56 với thông số trạng thái 6 là p 6 , T 6 , tiêu thụ ngoại công l 3 . Sau khi ra khỏi máy nén cấp 3 (MN3) môi chất được đưa đến thiết bị ngưng tụ. Tính toán:  Công nén: l = l 1 + l 2 + l 3 = dt (12345678910)  Công nén cho máy nén 1 cấp l 1cấp = dt(1278910)  Do làm mát trung gian nên đỡ tốn 1 công nén: l = l – l 1cấp = dt(27865432).  Tỷ số nén cho các cấp và nhiệt độ đầu tầm hút mỗi cấp được tính trên cơ sở công nén là nhỏ nhất (l = min; l = max). Khi tính toán sơ bộ cho m cấp chọn tỷ số nén b bằng: m o k p p  . 4.1.3 Máy lạnh nhiều tầng: Khi làm lạnh ở nhiệt độ thấp ngoài phương pháp nén nhiều cấp còn sử dụng phương pháp máy lạnh nhiều tầng. Đây là phương pháp sử dụng để hoá lỏng các chất khí trong lịch sử lạnh cryo (Cryogen). Ngày nay rất ít sử dụng. 4.1.4 Phân cấp máy nén theo nhiệt độ bay hơi: t o  -30 o C: 1 cấp nén. t o = -30 o C  -50 o C: 2 cấp nén. t o = -30 o C  -70 o C: 3 cấp nén. 4.2 MÁY LẠNH HAI CẤP KHÔNG TRÍCH HƠI TRUNG GIAN, LÀM MÁT TRUNG GIAN KHÔNG HOÀN TOÀN. 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Chu trình: Hơi môi chất với các thông số trạng thái p o , t 1 được máy nén thấp áp NTA (Hình 4.3) nén đoạn nhiệt đến áp suất p tg , t 2 . Hơi môi chất được đưa vào thiết bị làm mát trung gian, Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 36 môi chất nhả nhiệt cho môi trường làm mát theo quá trình 2 – 3. Đây là quá trình làm mát không hoàn toàn, điểm 3 ở vùng quá nhiệt; ta lấy t 3 = t 5 . Sau thiết bị làm mát trung gian hơi trung áp được đưa vào máy nén áp cao NAC và được nén đọan nhiệt đến áp suất p k , t 4 . Sau nén cao áp môi chất được đưa đến thiết bị ngưng tụ và ngưng tụ thành lỏng hoàn toàn ứng với thông số trạng thái điểm 5. Lỏng sau thiết bị ngưng tụ được đưa đến van tiết lưu và tiết lưu từ p k xuống p o ứng với thông số trạng thái điểm 6 rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt trở về thông số trạng thái điểm 1. Hình 4.3: Máy lạnh hai cấp không trích hơi trung gian, làm mát trung gian không hoàn toàn. MNTA: máy nén thấp áp; MNCA: máy nén cao áp; TBLM: thiết bị làm mát; TBNT: thiết bị ngưng tụ; VTL: van tiết lưu; TBBH: thiết bị bay hơi. 4.2.2 Tính toán chu trình: 1) Công tiêu thụ máy nén thấp áp: l NAT = h 2 – h 1 . 2) Công tiêu thụ máy nén cao áp: l NAC = h 4 – h 3 . 3) Công nén: l = l NAT - l NAC . 4) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị làm mát trung gian: q MTG = h 3 – h 2 . 5) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: q k = h 4 – h 5 . 6) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: q o = h 1 – h 6 . 7) Hệ số làm lạnh:  = q o /l. 8) Lượng môi chất tuần hoàn qua máy nén thấp áp: G NAT = Q o /q o . 9) Lượng môi chất tuần hoàn qua máy nén áp cao: G NAC = G NAT . 10) Thể tích hút máy nén thấp áp: V h NAT = G NAT .v 1 . 11) Thể tích hút máy nén áp cao: V h NAC = G NAC .v 3 . 4.2.3 Nhận xét: 1) Nhiệt độ ở đầu hút máy nén áp cao là t 3 còn lớn do môi chất chưa được làm mát hoàn toàn. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 37 Nếu giảm được t 3 xuống thì t 4 sẽ giảm, công nén l NAC sẽ giảm. 2) Áp suất trung gian tính toán sơ bộ: koTG p.pp  4.3 MÁY LẠNH 2 CẤP CÓ TRÍCH HƠI TRUNG GIAN, LÀM MÁT TRUNG GIAN KHÔNG HOÀN TOÀN, CÓ 2 TIẾT LƯU. 4.3.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Hình 4.4: M áy lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian, làm mát trung gian không hoàn toàn, có 2 tiết lưu. 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: quá trình làm mát ở thiết bị làm mát; 34 và 10-4 quá trình hoà trộn 2 dòng môi chất lạnh; 45: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 56: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ; 67: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 1; 89: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 2; 91: quá trình bay hơi ở thiết bị bay hơi. MNTA: máy nén thấp áp; MNCA: máy nén cao áp; TBLM: thiết bị làm mát; TBNT: thiết bị ngưng tụ; VTL1: van tiết lưu 1; VTL2: van tiết lưu 2; TBBH: thiết bị bay hơi. Chu trình: Trong sơ đồ này (Hình 4.4) môi chất đi qua máy nén thấp áp và máy nén áp cao không bằng nhau do có trích một phần hơi trung gian, hơi này tạo ra sau tiết lưu TL1. Hơi môi chất với áp suất p o , nhiệt độ T 1 được nén ở máy nén thấp áp đến áp suất trung gian p TG . Tiếp theo được làm mát đến điểm 3 ở thiết bị làm mát trung gian. Sau khi ra khỏi thiết bị làm mát trung gian hơi môi chất được hỗn hợp với buồng hơi bão hòa khô sau van tiết lưu TL1 ứng với thông số trạng thái 10 tạo thành hỗn hợp có thông số trạng thái 4. Máy nén cao áp nén đến áp suất p k ứng với điểm 5. Hơi cao áp được đưa vào bộ ngưng và ngưng tụ đến điểm 6. Lỏng tiết lưu qua tiết lưu 1 đến trạng thái 7. Phần hơi  sinh ra sau van tiết lưu TL1 với trạng thái 10 được đưa trở lại đầu hút máy nén áp cao; phần lỏng với trạng thái 9 đi tiếp qua van tiết lưu TL2 vào thiết bị Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 38 bay hơi nhận nhiệt q o đến thông số trạng thái 1 rồi về đầu hút máy nén thấp áp. 4.3.2 Tính toán chu trình: Chu trình được tính toán cho 1kg môi chất đi qua thiết bị bay hơi . 1) Xác định lượng lỏng hóa hơi sau van tiết lưu TL1: . Xác định theo phương trình cân bằng nhiệt bình trung gian: (1 + ).h 7 = h 8 + .h 10 710 87 hh hh    2) Công máy nén thấp áp: l NAT = h 2 – h 1 . 3) Công máy nén áp cao: l NAC = (1 +  ).(h 5 – h 4 ). 4) Công nén: l = l NAT + l NAC . 5) Nhiệt lượng tỏa ra ở thiết bị làm mát trung gian: q MTG = h 2 – h 3 . 6) Nhiệt lượng tỏa ra ở thiết bị ngưng tụ: q k = (1 +  ).(h 5 – h 6 ). 7) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: q o = h 1 – h 9 . 8) Hệ số làm lạnh:  = q o /l. 9) Lượng môi chất tuần hoàn qua máy nén thấp áp: G NAT = Q o /q o . 10) Lượng môi chất tuần hoàn qua máy nén áp cao: G NAC = (1 +  )G NAT . 11) Thể tích hút máy nén thấp áp: V h NAT = G NAT .v 1 . 12) Thể tích hút máy nén áp cao: V h NAC = G NAC .v 4 . 4.3.3 Nhận xét: 1) Do giảm được nhiệt độ đầu hút nén cao áp nên nhiệt độ cuối tầm nén cao áp T 5 nhỏ hơn so với 4.2. Công nén cao áp ở 4.3 l NAC = (1 +  ).(h 5 – h 4 ) nhỏ hơn so với 4.2 l NAC = h 4 – h 3 . 2) Nhiệt độ thấp nhất ở đầu hút máy nén áp cao có thể đạt được là T 10 . 4.4 MÁY LẠNH 2 CẤP CÓ TRÍCH HƠI TRUNG GIAN, LÀM MÁT TRUNG GIAN HOÀN TOÀN, CÓ 2 TIẾT LƯU. 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Chu trình: Hơi môi chất sau thiết bị bay hơi với các thông số trạng thái 1 (p o , t 1 ) được máy nén thấp áp NTA (Hình 4.5) nén đoạn nhiệt đến trạng thái 2 với áp suất p tg rồi đưa sang bình trung gian, làm mát đẳng áp, làm mát hoàn toàn đến trạng thái 3 nhờ một phần lỏng  bay hơi ở bình trung gian. Hơi bảo hòa khô đi vào máy nén cao áp NCA, nén tới p k theo quá trình 34 rồi tới thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ đẳng áp, nhả nhiệt q k theo quá trình 45. Lỏng cao áp qua van tiết lưu TL1, tiết lưu theo quá trình 56 đến p tg rồi đi vào bình trung gian. Tại bình trung gian phần hơi  sinh ra sau van tiết lưu TL1 được đưa về đầu hút máy nén cao áp, phần lỏng  bay hơi để làm mát hoàn toàn 1 kg hơi qua nhiệt trung áp, phần lỏng còn lại (1 kg) được đưa đến van tiết lưu TL2 tiết lưu theo quá trình 78 đến đến áp suất p o rồi đưa vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt q o theo quá trình 81 rồi trở về máy nén thấp áp NTA. Truong DH SPKT TP. HCM http://www.hcmute.edu.vn Thu vien DH SPKT TP. HCM - http://www.thuvienspkt.edu.vn Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM [...]...Truong DH SPKT TP HCM Kỹ thuật lạnh http://www.hcmute.edu.vn HCM TP huat Hình 4.5: Máy lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian, làm mát trung gian hoàn toàn, có 2 tiết lưu Ky t ham 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén p H Su thấp áp; 23: quá trình làm mát hoàn toàn D trong bình trung gian; 34: quá trình nénruong nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 45: quá T đoạn © trình ngưng tụ đẳng áp... Hình 4.6: Máy lạnh 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn, có 2 chế độ bốc hơi 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: quá trình làm mát hoàn toàn trong bình trung gian; 34: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 45: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ; 56: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 1; 78: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 2; 73: quá trình bay... tích hút máy nén cao áp: VhNAC = GNAC.v3 9) Hệ số làm lạnh:   4.8 MÁY LẠNH 3 CẤP 4.8.1 Mục đích dùng máy lạnh 3 cấp: Khi cần nhiệt độ bảo quản hàng lạnh ở dải nhiệt độ t f = - 50  -70o C ta dùng máy lạnh 3 cấp 4.8.2 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: H Su ng D ruo K pham M P HC uat T y th n©T quye an B Hình 4.10: Máy lạnh 3 cấp - Máy lạnh 3 cấp theo sơ đồ hình 4.10 có 3 van tiết lưu và... 23: quá trình làm mát hoàn toàn entropy uy trong bình trung gian; 34:Bquáqtrình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 45: quá an trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ; 56: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 1; 78: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 2; 81: quá trình bay hơi ở thiết bị bay - Dòng chất lỏng chính tới thiết bị bay hơi chỉ tiết lưu 1 lần ở van tiết lưu TL2 theo quá trình 7-8... dụng hơn 4.7 MÁY LẠNH 2 CẤP, LÀM MÁT TRUNG GIAN KHÔNG HOÀN TOÀN, BÌNH TRUNG GIAN ỐNG XOẮN 4.7.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Thu vien DH SPKT TP HCM -44 http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM Kỹ thuật lạnh http://www.hcmute.edu.vn Hình 4.9: Máy lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian, làm mát trung gian hoàn toàn, bình trung gian loại ống xoắn HCM TP 12: quá trình nén đoạn nhiệt,... thuận nghịch trong quá trình tiết lưu từ p k đến po 4.6.2 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Thu vien DH SPKT TP HCM -42 http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Kỹ thuật lạnh M P HC uat T y th Hình 4.8: Máy lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian, làm mátm K gian hoàn toàn, bình trung gian a trung u ph loại ốngH S D xoắn uong 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng... Quá trình tiết lưu 9 – 9’ ở van tiết lưu 3 đi qua đường chuyển pha: Hơi + lỏng  khí + rắn Lượng khí 3 được xác định theo công thức: Thu vien DH SPKT TP HCM -47 http://www.thuvienspkt.edu.vn Truong DH SPKT TP HCM http://www.hcmute.edu.vn Kỹ thuật lạnh h9’ = (1 - 3 ).h10 + 3.h11  3  h 9 '  h 10 h 1  h 10 M P HC uat T h Ky t amtrình hở Hình 4.11: Máy lạnh 3 cấp h u pchu DH S g ruon n © T trình. .. toán giống như phần 3 Trong thực tế 3  0,5 4.10 MÁY LẠNH GHÉP TẦNG Để nhận được nhiệt độ thấp ngoài máy lạnh nhiều cấp người ta còn sử dụng máy lạnh ghép tầng Trong cuộc chạy đua hóa lỏng các đơn khí của không khí máy lạnh ghép tầng được sử dụng với số tầng là 4 Máy lạnh ghép tầng là hệ thống máy lạnh có nhiều tầng Mỗi tầng là một hệ thống máy lạnh hoàn chỉnh Thiết bị bay hơi của tầng trên là thiết... được làm quá lạnh theo quá trình 5-7 nhờ lượng lỏng trung áp  bốc hơi ở bình trung gian theo quá trình 9-3 - Độ chênh nhiệt thn = t 7 – t9 còn gọi là độ hoàn nhiệt, đánh giá mức độ hoàn thiện nhiệt động của sơ đồ, thn càng bé càng tốt Thông thường t hn = 34oC 4.6.3 Tính toán chu trình: Chu trình được tính toán cho 1 kg môi chất đi qua máy nén thấp áp NTA: - : là lượng lỏng môi chất lạnh trong bình... trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: at trình làm mát hoàn toàn hu quá Ky t trong bình trung gian; 34: quá trình nén đoạn nhiệt, pham entropy ở máy nén cao áp; 45: quá đẳng H Su trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ; ng D trình tiết lưu ở van tiết lưu 1; 78: quá trình 56: quá o T hơi tiết lưu ở van tiết lưu 2; 81: quá trình bayru ở thiết bị bay © uyen an q B - Dòng chất lỏng . Kỹ thuật lạnh 29 3.6 MÁY LẠNH 1 CẤP THỰC HIỆN HÀNH TRÌNH KHÔ DÙNG THIẾT BỊ HỒI NHIỆT. 3.6.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Hình 3.5: Máy lạnh 1 cấp thực hiện hành trình. HCM Kỹ thuật lạnh 39 Hình 4.5: Máy lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian, làm mát trung gian hoàn toàn, có 2 tiết lưu. 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: quá trình. thuat TP. HCM Kỹ thuật lạnh 48 h 9 ’ = (1 -  3 ).h 10 +  3 .h 11 101 10'9 3 hh hh    Hình 4.11: Máy lạnh 3 cấp chu trình hở. Điểm 12 trên đường p o xác định quá trình nạp