Chương 6: TÍNH THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ THIẾT BỊ PHỤ
6.1 Tính chọn thiết bị ngưng tụ
6.1.1 Tính toán lựa chọn thiết bị
Chọn thiết bị ống chùm nằm ngang có nước làm mát tuần hoàn. Bởi vì loại thiết bị này có phụ tải nhiệt khoảng 4500÷5500 W/m2 nên nó ít tiêu hao kim loại, thiết bị gọn nhẹ, chắc chắn, làm mát bằng nước nên ít phụ thuộc vào sự thay đổi của thời tiết và nhiệt độ ngưng tụ thấp nên năng suất lạnh cao, dễ vệ sinh về phía nước làm mát
6.1.2 Vai trò và thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ ngưng tụ hơi quá nhiệt sau máy nén thành môi chất lạnh ở trạng thái lỏng. Quá trình làm việc của thiết bị ngưng tụ có ảnh hưởng quyết định đến áp suất và nhiệt độ ngưng tụ do đó ảnh hưởng đến hiệu quả và độ an toàn làm việc của toàn hệ thống lạnh. Khi thiết bị ngưng tụ làm việc kiếm hiệu quả, các thông số hệ thống sẽ được thay đổi theo chiều hướng không tốt cụ thể là:
Năng suất lạnh của hệ thống giảm, tổn thất tiết lưu tăng.
- Nhiệt độ cuối quá trình tăng.
- Công nắng tăng máy nén có thể quá tải.
- Độ an toàn giảm do áp suất phía cao tăng, rơ le áp suất cao có thể tác động ngừng máy nén, van an toàn có thể hoạt động.
- Nhiệt độ ảnh hưởng đến dầu bôi trơn như cháy dầu.
6.1.3 Phân loại các thiết bị ngưng tụ
Có nhiều cách phân loại các thiết bị ngưng tụ khác nhau sau đây là cách phân loại theo đặc điểm cấu tạo gồm:
- Bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước - Dàn ngưng tụ bay hơi
- Dàn ngưng kiểu tưới
- Dàn ngưng tụ làm mát bằng không khí - Dàn ngưng kiểu ống lồng ống
- Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản .
- Thiết bị ngưng tụ kiểu kết hợp ( Nước và gió)
6.1.4 Chọn thiết bị ngưng tụ cho hệ thống cấp đông
Đối với cấp đông tiếp xúc được đặt tròng do đó ta chọn thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, loại bình ngưng ống chùm nằm ngang( loại hình Freon) bởi vì loại này có nhiều ưu điểm phù hợp với tủ đông tiếp xúc
Ưu điểm :
- Đây là loại thiết bị ngưng tụ gọn và chắc chắn nhất có thể bố trí trong nhà mà vẫn chiếm diện tích ích.
- Hiệu quả trao đổi nhiệt khá ổn định, ít phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
- Bình ngưng tụ ống chùm nằm ngang, giải nhiệt bằng nước nên hiệu quả giải nhiệt cao,
mật độ dò nhiệt khá lớn . . Độ chênh lệch trung
bình . Dễ dàng thay đổi tốc độ nước trong bình để có tốc độ thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt bằng các tăng dần số pass tuần hoàn nước.
- Bình ngưng có tiêu hao kim loại nhỏ khoảng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt ( của các ống ). Hình dạng đẹp phù hợp yêu cầu thẩm mỹ công nghiệp.
- Dễ chế tạo, lắp đặt vệ sinh, bão dưỡng vận hành.
- Có thể sử dụng một phần của bình để làm bình chứa, đặt biệt tiện lợi trong các hệ thống lạnh nhỏ, Ví dụ hệ thống kho lạnh.
Ít hư hỏng tuổi thọ cao: Đối với các loại dàn ngưng tụ kiểu khác, các ống sắt phải thường xuyên tiếp xúc với môi trường nước và không khí nên tốc độ ăn mòn ống trao đổi nhiệt khá nhanh. Đối với bình ngưng, do thường xuyên chứa nước nên bề mặt trao đổi nhiệt hầu như luôn luôn ngập trong nước mà không tiếp xúc với không khí. Vì vậy tốc độ ăn mòn diễn ra chậm hơn nhiều.
Nhược điểm:
Đối với hệ thống lớn sử dụng bình ngưng không thích hợp vì khi đó đường kính bình quá lớn. Không đảm bảo an toàn nếu tăng độ dày than bình sẽ rất khó gia công chế tạo. Vì vậy các nhà máy công suất lớn ít sử dụng bình ngưng
Khi sử dụng bình ngưng bắt buộc phải trang bị thêm hệ thống nước giải nhiệt gồm:
Tháp giải nhiệt, bơm nước giải nhiệt, hệ thống đường ống nước…. Các thiết bị đường ống nước tăng chi phí đầu tư và vận hành.
- Phải có không gian để đặt tháp giải nhiệt. Quá trình làm việc thấp luôn kéo theo bây hơi nước đáng kể, nên chi phí nước giải nhiệt khá lớn, nước thường làm ẩm ướt khu lân cận nên tránh xá công trình.
- Kích thước tuy gọn, nhưng khi lắp đặt bắt buộc phải để dành không gian để các thiết bị hai đầu bình dễ dàng vệ sinh và sửa chữa khi cần thiết
Quá trình bắm bẩn trên bề mặt đường ống tương đối nhanh, đặc biệt khi chất lượng nguồn nước kém
- Khi sử dụng bình ngưng vỏ ống nằm ngang cần quan tâm chú ý hiện tượng bám bẩn bề mặt bên trong ống trao đổi nhiệt. Trong trường hợp này cần vệ sinh hóa chất hoặc cơ khí.
Thường xuyên xả cặn bẩn đọng lại ở tháp giải nhiệt và bổ sung nước mới. Xả khí và cặn đường nước.
Đối với hệ thống lớn sử dụng bình ngưng không thích hợp 6.1.5 Cấu tạo
Chú thích:
1. Áp kế
2. Van an toàn
3. Đường vào hơi cao áp 4. Đường cân bằng
5. Đường dự trữ hoặc đường xả khí không ngưng 6,8. Đường xả khí và xả bẩn về phía nước làm mát 7. Nắp bình là nắp phẳng
9. Đường ra của lỏng cao áp 10. Các ống trao đổi nhiệt
11, 12. Đường vào và ra của lỏng cao áp 6.1.6 Nguyên lý làm việc
Hơi cao áp đi vào bình ngưng từ phía trên theo đường 4, chiếm đầy không gian thể tích bình. Tại đây nó nhả nhiệt cho nước làm mát chuyển động cưỡng bức bên trong ống, ngưng tụ thành lỏng qua đường 10 đi ra ngoài.
6.1.7 Tính chọn thiết bị ngưng tụ - Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ:
kW
Lấy phụ tải nhiệt:
Diện tích bề mặt truyền nhiệt F
Theo công thức (8-1) trang 214 tài liệu [3]
Theo bảng 8-3, trang 204 tài liệu [3] ta chọn bình ngưng với các thông số:
Ký hiệu Diện tích bề mặt ngoài,m2
Đường kính ống vỏ, mm
Chiều dài ống, m
Số ống Tải nhiệt max, kw
Số lối
KTP-25 30 404 1,5 135 105 4