tiểu luận kỹ thuật lạnh làm mát toàn phần

Tính toán chu trình 2.

DHNL11D BÀI TI U LU N NHÓM 9Ể Ậ

Ti n đ t 3/10 – 10/10ế ộ ừ

Đ tàiề : H th ng c p đông tôm ệ ố ấ s d ng chu trình 2 c p, 2 ti t l u, làm ử ụ ấ ế ư mát trung gian toàn ph n v i môi ch t R22 có :ầ ớ ấ

- Nhi t đ bay h i : tệ ộ ơ 0 = -38 oC

- Nhi t đ ng ng tệ ộ ư ụ : tk = 40 oC

- Năng su t l nh máy nénấ ạ  : Qo = 100 kW

1 Tính toán chu trình

2 Tính ch n máy nén và thi t b trong h th ng l nhọ ế ị ệ ố ạ

Gi iả   :

1.Tính toán chu trình   :

Đ th c a chu trình 2 c p 2 ti t l u ,làm m t trung gian toàn ph n.ồ ị ủ ấ ế ư ấ ầ

a.Nêu nguyên lý ho t đ ng c a chu trình ạ ộ ủ   :

Đi m 1ể  : H i bão hòa khô áp su t th p,nhi t đ th p (pơ ở ấ ấ ệ ộ ấ o , to) đ c hút vượ ề máy nén h áp th c hi n quá trình nén đo n nhi t đ ng entropy (sạ ự ệ ạ ệ ẳ 1 = s2) ,

đ u ra tr thành h i quá nhi t áp su t trung gian pầ ở ơ ệ ở ấ tg và nhi t đ tệ ộ 2 > tk.

Đi m 2ể  : H i quá nhi t áp su t trung gian pơ ệ ở ấ tg và nhi t đ tệ ộ 2 > tk đi vào thi t b làm mát trung gian th c hi n quá trình nh nhi t đ ng ápế ị ự ệ ả ệ ẳ  (p2 = p3

=ptg) ,tr thành h i quá nhi t áp su t trung gian pở ơ ệ ở ấ tg và nhi t đ tệ ộ k

Đi m 3ể  : H i quá nhi t áp su t trung gian pơ ệ ở ấ tg và nhi t đ tệ ộ k đi vào bình trung gian th c hi n quá trình nh nhi t đ ng áp (pự ệ ả ệ ẳ 3=p4) tr thành h i bãoở ơ hòa khô áp su t trung gian pở ấ tg và nhi t đ trung gian tệ ộ tg

Đi m 4≡8ể : H i bão hòa khô áp su t trung gian pơ ở ấ tg và nhi t đ trung gian ệ ộ

ttg đ c hút vào máy nén cao áp th c hi n quá trình nén đo n nhi t đ ng ượ ự ệ ạ ệ ẳ entropy (s4= s5) tr thành h i quá nhi t nhi t đ cao ,áp su t cao pở ơ ệ ở ệ ộ ấ k

Đi m 5ể  : H i quá nhi t áp su t cao,nhi t đ cao đi vào thi t b ng ng t , ơ ệ ở ấ ệ ộ ế ị ư ụ

th c hi n quá trình ng ng t đ ng áp ( pự ệ ư ụ ẳ 5=p6=pk) ,tr thành l ng bão hòa ở ỏ ở

áp su t cao pấ k,nhi t đ cao tệ ộ k

Đi m 6ể  : L ng bão hòa áp su t cao pỏ ở ấ k,nhi t đ cao tệ ộ k đi vào van ti t l u 1 ế ư

th c hi n quá trình ti t l u gi m áp,gi m nhi t,đ ng entanpy (iự ệ ế ư ả ả ệ ẳ 6=i7) ,đ u ầ

ra tr thành h i bão hòa m áp su t trung gian pở ơ ẩ ở ấ tg và nhi t đ trung gian ệ ộ

ttg

Đi m 7ể  : H i bão hòa m áp su t trung gian pơ ẩ ở ấ tg và nhi t đ trung gian tệ ộ tg

đi vào bình trung gian ,ph n h i nh sẽ đ c đ a v đ u máy nén cao áp ầ ơ ẹ ượ ư ề ầ ở

tr ng thái h i bão hòa khô áp su t trung gian pạ ơ ở ấ tg và nhi t đ trung gian tệ ộ tg

đ hút v máy nén cao áp th c hi n quá trình nén ,ph n l ng n ng đi vào ể ề ự ệ ẩ ỏ ặ van ti t l u 2 tr thành l ng bão hòa áp su t trung gian pế ư ở ỏ ở ấ tg và nhi t đ ệ ộ trung gian ttg

Đi m 9ể  : L ng bão hòa áp su t trung gian pỏ ở ấ tg và nhi t đ trung gian tệ ộ tg đi vào van ti t l u 2 th c hi n quá trình gi m áp, gi m nhi t ,đ ng entanpy ế ư ự ệ ả ả ệ ẳ (i9=i10) tr thành h i bão hòa m nhi t đ th p (tở ơ ẩ ở ệ ộ ấ 10=to) ,áp su t th p (pấ ấ 10

= po)

Đi m 10ể  : H i bão hòa m áp su t th p ,nhi t đ th p đi vào thi t b bayơ ẩ ở ấ ấ ệ ộ ấ ế ị

h i th c hi n quá trình bay h i đ ng áp,đ ng nhi t ( tơ ự ệ ơ ẳ ẳ ệ 10=t1=to,p10=p1=po)

tr thành h i bão hòa khô áp su t th p pở ơ ở ấ ấ o,nhi t đ th p tệ ộ ấ o ,h i bão hòa ơ khô này ti p t c đ c hút v máy nén h áp th c hi n quá trình nén khép ế ụ ượ ề ạ ự ệ kín chu trình, chu trình c th ti p di n thành vòng tu n hoàn kín.ứ ế ế ễ ầ

b Tính toán thông s tr ng thái các đi m nút c a chu trình ố ạ ể ủ   :

to = -38 oC → po = 115,4 kPa

tk = 40 oC → pk = 1534 kPa

Đi m 1 ể   : H i bão hòa khô ơ

t1 = to = -38 oC

Tra b ng h i bão hòa theo kí hi u “ g ” ta đ c :ả ơ ệ ượ

p1 = po = 115,4 kPa

v1 = 0,1183 m3/kg

i1 = 389,1 kJ/kg

s1 = 1,819 kJ/(kg.K)

Đi m 2 ể : H i quá nhi tơ ệ

Quá trình (1) –(2) : nén đo n nhi t ,đ ng entanpy :ạ ệ ẳ

s1 =s2 =1,819 kJ/(kg.K)

Tra b ng h i quá nhi t c a R22 theo p = 400 kPa và n i suy :ả ơ ệ ủ ộ

20−15

→ t2’ = 16,67 oC

T ng t : vươ ự 2’ = 0,065 m3/kg

i2’ = 418,97 kJ/kg

Tra b ng h i quá nhi t c a R22 theo p = 425 kPa và n i suy :ả ơ ệ ủ ộ

20−15

→ t2 ’’ = 19,23 oC

T ng t : vươ ự 2’’ = 0,0616 m3/kg

i2 ’’= 420,35 kJ/kg

T 2 k t qu trên ta n i suy đ tìm các thông s c a h i quá nhi t p = ừ ế ả ộ ể ố ủ ơ ệ ở 420,74 kPa :

425−420,74

19,23−16,67

→ t2 = 18,79 oC

T ng t : vươ ự 2 = 0,0621 m3/kg

i2 = 420,115 kJ/kg

Đi m 3 ể : H i quá nhi t ơ ệ

p3 = ptg = 420,74 kPa

t3 = tk = 40 oC

Tra b ng h i quá nhi t c a R22 và n i suy :ả ơ ệ ủ ộ

425−420,74425−400 = 0,0671−0,07150,0671−v

3 → v3 = 0,0678 m3/kg

T ng t : iươ ự 3 = 435,15 kJ/kg

s3 = 1,869 kJ/(kg.K)

Đi m 4 ≡ 8 ể : H i bão hòa khôơ

P4 = ptg = 420,74 kPa

Tra b ng h i bão hòa theo ký hi u “ g ” và n i suy :ả ơ ệ ộ

421,8−420,74

−5−(−6)

→ t4 = -5,075 oC

T ng t : vươ ự 4 = 0,0554 m3/kg

i4 = 403,24 kJ/kg

s4 = 1,758 kJ/(kg.K)

Đi m 5 ể : H i quá nhi tơ ệ

p5 = pk = 1534 kPa

Quá trình (4) – (5) : nén đo n nhi t đ ng entropyạ ệ ẳ

s5 = s4 = 1,758 kJ/(kg.K)

Tra b ng h i quá nhi t c a R22 ng v i p = 1500 kPa và n i suy :ả ơ ệ ủ ứ ớ ộ

1,759−1,758

60−55

→ t5’= 59,615 oC

T ng t : vươ ự 5’ = 0,01816 m3/kg

i5’ = 439,37 kJ/kg

Tra b ng h i quá nhi t c a R22 ng v i p = 1600 kPa và n i suyả ơ ệ ủ ứ ớ ộ  :

1,763−1,758

65−60

→ t5 ’’ = 63,08 oC

T ng tươ ự : v5 ’’ = 0,0166 m3/kg

i5 ’’ = 436,57 kJ/kg

T 2 k t qu trên ta n i suy đ tìm các thông s c a h i quá nhi t p = ừ ế ả ộ ể ố ủ ơ ệ ở

1534 kPa :

1600−1534

63,08−59,615

→ t5 = 60,79 oC

T ng t : vươ ự 5 = 0,0176 m3/kg

i5 = 438,418 kJ/kg

Đi m 6 ể : L ng bão hòaỏ

t6 = tk = 40 oC

p6 = pk = 1534 kPa

Tra b ng h i bão hòa theo kí hi u “ f ” :ả ơ ệ

v6 = 0,0009 m3/kg

i6 = 249,6 kJ/kg

s6 = 1,166 kJ/(kg.K)

Đi m 7 ể : H i bão hòa mơ ẩ

t7 = ttg = t4 = -5,075 oC

p7 = ptg = p4 = 420,74 kPa

Quá trình (6) – (7) : ti t l u gi m áp,gi m nhi t đ ng entanpyế ư ả ả ệ ẳ  :

i7 = i6 = 249,6 kJ/kg

Tra b ng h i bão hòa c a R22 ng v i t = -5,075 ả ơ ủ ứ ớ oC theo kí hi u và n i ệ ộ suy :

−5−(−5,075)

194,2−193

→ i7f = 194,11 kJ/kg

T ng t : vươ ự 7f = 0,0008 m3/kg

s7f = 1,75815 kJ/(kg.K)

Tra b ng h i bão hòa c a R22 ng v i tả ơ ủ ứ ớ 7 = -5,075 oC ta có :

i4−i7

i4−i 7 f= v4−v7

v4−v 7f

thay s ta có :ố 403,24−194,11403,24−249,6 = 0,0554−v7

0,0554−0,0008

→ v7 = 0,0153 m3/kg

T ng t : sươ ự 7 = 1,75811 kJ/(kg.K)

Đi m 9 ể : L ng bão hòa ỏ

t9 = ttg = t4 = -5,075 oC

p9 = ptg = p4 = 420,74 kPa

Tra b ng h i bão hòa c a R22 theo ký hi u “ f ”ả ơ ủ ệ  :

v9 = v7f = 0,0008 m3/kg

i9 = i7f = 194,11 kJ/kg

s9 = s7f = 1,75815 kJ/(kg.K)

Đi m 10 ể : H i bão hòa m ơ ẩ

t10 = to = -38 oC

p10 = po = 115,4 kPa

Quá trình (9) – (10) : ti t l u gi m áp, gi m nhi t ,đ ng entanpy :ế ư ả ả ệ ẳ

i10 = i9 = 194,11 kJ/kg

Tra b ng h i bão hòa c a R22 : ả ơ ủ

i10−i '

i ' ' −i '=v10−v '

v '' −v '

Hay

194,11−157,1

0,1883−0,0007

→v10 =0,0306 m3/kg

T ng t : sươ ự 10 = 0,989 kJ/(kg.K)

Ta có b ng thông s các đi m nút c a chu trình :ả ố ể ủ

Đi mể t,oC p,kPa i, kJ/kg v, m3/kg s, kJ/(kg.K)

c Tính toán chu trình :

1- Năng su t l nh riêng : ấ ạ

qo = i1 – i10 = 389,1 – 194,11 = 194,99 kJ/kg

2- Năng su t l nh riêng th tích : ấ ạ ể

qv = q v

3- Năng su t nhi t th i ra bình ng ng : ấ ệ ả ở ư

qk = i5 – i6 = 438,418 – 249,6 = 188,818 kJ/kg

4- Công nén riêng :

L1 = i2 – i1 = 420,115 – 389,1 = 31,015 kJ/kg

L2 = i5 – i4 = 438,418 – 403,24 = 35,178 kJ/kg

5- T s nén : ỉ ố

∏ 1= ∏ 2 = p k

6- H s l nh c a chu trình : ệ ố ạ ủ

Theo ph ng trình cân b ng kh i l ng :

G = Gl + Gh

x =G h

G → Gh =x.G → G = Gl + x.G

Gl =G1 + G’

v i Gớ 1 là l ng l ng đ làm mát h i ra đ kh i thi t b bay h iượ ỏ ể ơ ể ỏ ế ị ơ

G’là l ng l ng đ làm mát h i ra kh i thi t b làm mát trung gianượ ỏ ể ơ ỏ ế ị

→ G = G1 + G’ + x.G → G = G1+G '

1−x (1) Theo ph ng trình cân b ng năng l ng :

G.i7 +G1.i3 = G1.i9 + G.i8

→ G.( i7 – i8) = G1(i9 – i3) (2)

Thay (1) vào (2) ,ta đ c :ượ

1−x (i7 – i8) = G1(i9 – i3) (3)

x =G h

G=i7−i8

i8−i9

→ 1 – x =i8−i7

i9−i8 ,thay vào (3) và rút g n ,ta đ c :ọ ượ

G1(i9 – i8) + G’(i9 – i8) = G1.i9 – G1.i3

→ G’ = G1i3−i8

i8−i9 ,thay vào (1) ,ta đ c : ượ

G = G1+G 1

i3−i8

i8−i9

i8−i7

i8−i9

→ G =

G1(i8−i9)+G1(i3−i8 )

(i8−i9)

i8−i7

i8−i9

Hay G = G1 i3−i9

i8−i7

→ G = 0,513 435,15−194,11403,24−249,6 = 0,805 kg/s

→ G G

ᵋ=

q o

l1+ G G

1l2 =

194,99

,