Giới thiệu sơ đồ chất tải lạnh của hệ thống lạnh gián tiếp
Hệ thống lạnh gián tiếp sử dụng một chất tải lạnh trung gian (chất tải lạnh thứ cấp) để truyền nhiệt từ môi trường cần làm lạnh đến môi chất lạnh chính (chất tải lạnh sơ cấp). Dưới đây là sơ đồ chất tải lạnh của hệ thống lạnh gián tiếp.
Phân loại chất tải lạnh
- Căn cứ vào dạng, có thể phân loại ra chất tải lạnh khí, lỏng hoặc rắn.
- Căn cứ vào thành phần hoá học có thể phân ra các loại chất tải lạnh vô cơ, hữu cơ như nước, nước muối, dung dịch cồn, rượu, các hydrocacbon và các loại freon.
- Căn cứ vào tính chất sử dụng phân ra chất tải lạnh sử dụng một lần như nước đá, đá khô, nitơ lỏng và chất tải lạnh tuần hoàn như nước muối, glycol…
Ngày nay người ta chỉ sử dụng các hệ thống lạnh nước muối cho các kho lạnh nhỏ từ 15 đến 50 t, các hệ thống nước lạnh cho điều hoà không khí kiểu trung tâm, trong các máy lạnh chuyên dùng như máy kem, máy đá thực phẩm, trong các bể đá khối …
Nước muối CaCl2 được sử dụng rộng rãi nhất. Ở hàm lượng 29,9 kg muối/100kg dung dịch hoặc 42,7kg muối/100kg nước, dung dịch đạt nhiệt độ cùng tinh (eutectic) là nhiệt độ đóng bằng thấp nhất.
Khối lượng riêng ở 150C, kg/l | Hàm lượng muối % | Nhiệt độ đóng băng 0C | Nhiệt dung riêng kJ/kgK | |||||
| trong dung dịch | trên 100 phần nước | 0 | -10 | -20 | -30 | -40 | ||
| 1 | 0,1 | 0,1 | 0 | 4,2 | – | – | – | – |
| 1,05 | 5,9 | 6,3 | -3 | 3,83 | – | – | – | – |
| 1,1 | 11,5 | 13 | -7,1 | 3,5 | – | – | – | – |
| 1,15 | 16,8 | 20,2 | -12,7 | 3,22 | 3,2 | – | – | – |
| 1,16 | 17,8 | 21,7 | -14,2 | 3,17 | 3,15 | – | – | – |
| 1,17 | 18,9 | 23,3 | -15,7 | 3,13 | 3,11 | – | – | – |
| 1,18 | 19,9 | 24,9 | -17,4 | 3,09 | 3,06 | – | – | – |
| 1,19 | 20,9 | 26,5 | -19,2 | 3,04 | 3,02 | – | – | – |
| 1,2 | 21,9 | 28 | -21,2 | 3 | 2,98 | 2,95 | – | – |
| 1,21 | 22,8 | 29,6 | -23,3 | 2,96 | 2,94 | 2,91 | – | – |
| 1,22 | 23,8 | 31,2 | -25,7 | 2,93 | 2,91 | 2,88 | – | – |
| 1,23 | 24,7 | 32,9 | -28,3 | 2,9 | 2,87 | 2,85 | – | – |
| 1,24 | 25,7 | 34,6 | -31,2 | 2,87 | 2,84 | 2,82 | 2,79 | – |
| 1,25 | 26,6 | 36,2 | -34,6 | 2,84 | 2,81 | 2,79 | 2,76 | – |
| 1,26 | 27,5 | 37,9 | -38,6 | 2,81 | 2,78 | 2,76 | 2,73 | – |
| 1,27 | 28,4 | 39,7 | -43,6 | 2,78 | 2,75 | 2,73 | 2,7 | 2,68 |
| 1,28 | 29,4 | 41,6 | -50 ,1 | 2,75 | 2,73 | 2,7 | 2,68 | 2,65 |
| 1,286 | 29,9 | 42,7 | -55 | 2,73 | 2,71 | 2,69 | 2,66 | 2,64 |
Hệ thống nước muối còn được phân loại ra hệ thống kín và hệ thống hở.
- Hệ thống kín là nước muối không tiếp xúc với không khí, sử dụng cho các hệ thống lạnh lớn vì độ ăn mòn thiết bị nhỏ hơn.
- Hệ thống hở là nước muối có bề mặt tiếp xúc với không khí, chỉ sử dụng cho các hệ thống lạnh nhỏ.
Nguyên lý và cấu tạo sơ đồ hệ thống nước muối
Sơ đồ hệ thống nước muối hở
Cấu tạo
1. Van xả khí; 2. Ống hồi; 3. Van xả nước muối; 4. Ống xả tràn; 5. Dàn bay hơi trong bể nước muối; 6. Dàn lạnh nước muối; 7. Bơm tuần hoàn nước muối.
Nguyên lý
Nước muối được làm lạnh trong bể nước muối nhờ dàn lạnh bay hơi trực tiếp. Nước muối lạnh được bơm 7 bơm lên cấp vào các dàn lạnh từ dưới lên. Đi qua dàn lạnh, nước muối nóng lên vào ống 2 hồi về bể.
Các dàn đều có bố trí van xả khí ở phía trên dàn. Đầu ống hồi cho ngập xuống để giảm khả năng lọt không khí vào nước muối gây ăn mòn.
Van 3 để xả nước muối ra khỏi bể và ống 4 để nước muối chảy tràn xả ra khỏi bể, tránh bể bị đầy ứ. Cấp nước muối cho dàn từ dưới lên để vị trí lắp đặt (chiều cao) của bể nước muối và dàn không phụ thuộc vào nhau.
Sơ đồ hệ thống nước muối kín
Hệ thống nước muối kín được chia ra hai loại: loại ba ống và loại hai ống.
Cấu tạo
a) Hệ thống ba ống; b) Hệ thống hai ống
1. Van xả; 2. Van chặn đường hồi; 3. Bình giãn nở; 4. Ống xả tràn; 5. Bình bay hơi, 6. Dàn nước muối; 7. Bơm tuần hoàn nước muối; 8. Ống góp hồi; 9. Ống góp phần phối.
Hình dưới đây biểu diễn sơ đồ hệ thống ba ống: I – Ống cấp; II – Ống hồi; III – Ống bù (ống điều hoà). Bơm 7 bơm nước muối qua bình bay hơi ống chùm 5 để làm lạnh, đẩy vào ống I để cấp cho các dàn nổi song song. Trong đàn, nước muối thu nhiệt của môi trường, nóng lên, ra khỏi dàn đi vào ống hồi II, sau đó theo ống bù III để về bơm.
Ngày nay trong một vài kho lạnh còn sử dụng hệ thống kín hai ống (hình b): ống I là ống phân phối và ống II là ống hồi với ống góp phân phối 9 và ống góp hồi 8.
Nguyên lý
Chiều cao nước muối của các dàn đều bằng nhau vì ống II quay lên trên điểm cao nhất sau đó mới theo ống III đi xuống, do đó việc cấp lỏng cho các dàn là đồng đều, phù hợp với kho lạnh nhiều tầng.
Điểm cao nhất của ống II được nối với ống bù III và bình giãn nở 3. Bình giãn nở 3 để bù thể tích nước muối khi hạ nhiệt độ ở nhiệt độ thấp, thể tích nước muối giảm.
Nước muối chứa trong bình 3 sẽ bù cho hệ thống. Khi dừng máy, nhiệt độ nước muối tăng, nước muối nở ra, phần nước muối dư bị đẩy vào bình 3.
Nước muối trong bình đẩy lên. Để tránh bình 3 quá đầy, người ta bố trí ống xả tràn 4. Van 1 nối hệ thống với thùng chứa nước muối. Khi muốn cấp thêm nước muối vào hệ thống, người ta khoá van 2 và mở van 1 hút nước muối lên cho đến khi nước muối trên bình 3 chảy tràn qua ống 4.
Ưu điểm
- Tiêu tốn năng lượng cho bơm nhỏ
- Thiết bị ít bị ăn mòn hơn
- Nước muối không bị giảm nồng độ do không tiếp xúc với không khí, xả khí tốt hơn (xả khí qua van xả và qua bình 3).
- Các thiết bị của hệ thống kín không cần đặt vào một gian riêng mà có thể đặt trực tiếp ngay trong gian máy vì chúng không gây ảnh hưởng xấu đến các máy và thiết bị khác.
Nhược điểm
Nước muối khó đồng đều trong dàn nên chỉ sử dụng cho các trường hợp các ống từ bình bay hơi đến các ống góp và các dàn không quá khác biệt.
Tính thể tích bình giãn nở
Thể tích bình giãn nở được xác định theo biểu thức : Vđn = V.β.Δt, m3
- V – thể tích dung dịch nước muối chứa trong hệ thống, m3
- β – hệ số dãn nở thể tích do nhiệt độ, lấy β = 0,0006 1/K;
- Δt – khả năng thay đổi nhiệt độ lớn nhất khi vận hành, K.
Cần bố trí các van xả không khí cho dàn, nắp đậy, lỗ thông khí và xả tràn cho bình dãn nở.
