Tính và chọn máy lạnh nén hơi 1 cấp

Chọn các thông số của chế độ làm việc

Chế độ làm việc của hệ thống lạnh đặc trưng bởi 4 nhiệt độ sau.

• Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t₀.
• Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất t_k.
• Nhiệt độ quá lạnh của lỏng trước van tiết lưu (TL).
• Nhiệt độ hơi hút về máy nén (nhiệt độ quá nhiệt t_qn).

Nhiệt độ t0

Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh tính như sau:

t₀= t_b – Δ t₀

Trong đó:

• t_b – Nhiệt độ buồng lạnh (^°C)
• Δt₀ – Hiệu nhiệt độ yêu cầu (°C)

Đối với dàn bay hơi trực tiếp, nhiệt độ bay hơi lấy thấp hơn 8 – 13°C. Đối với buồng riêng biệt khi cần duy trì từ độ ẩm thấp có thể lấy tới 15°C. Nếu cần duy trì trong buồng ở độ ẩm cao, hiệu nhiệt độ ch0 là 5 – 6°C. Hiệu nhiệt độ càng lớn, độ ẩm tương đối trong buồng càng thấp.

Trong các hệ thống lạnh gián tiếp; nhiệt độ sôi môi chất lạnh lấy thấp hơn nhiệt độ nước muối 5 – 6°C, và nhiệt độ nước muối lấy thấp hơn nhiệt độ buồng lạnh 8 – 10°C. 

Chọn nhiệt độ t_K

Chọn nhiệt độ ngưng tụ t_k phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ.

t_k = t_w2 +Δt_k

Trong đó:

• t_w2 – Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng
• Δt_K -Hiệu nhiệt độ ngưng tụ bằng 3 – 5°C. (Nghĩa là nhiệt độ ngưng tụ cao hơn nhiệt độ nước ra 3 – 5°C).

Trong một số trường hợp người ta lấy chuẩn là nhiệt độ trung bình của nước khi ra và vào bình ngưng, hiệu nhiệt độ lấy 4 – 6°C. Chọn hiệu nhiệt độ ngưng tụ là bài toán kinh tế vì nếu Δt_K nhỏ, năng suất lạnh tăng, chi phí điện năng nhỏ, tiêu tốn nước tăng.

Đối với máy lạnh freon chọn hiệu nhiệt độ lớn gấp đôi so với máy lạnh NH₃

Phụ thuộc vào kiểu bình ngưng, nhiệt độ nước đầu vào và ra chênh nhau 2 – 6°C.

t_w2 = t +(2 – 6°C)

Ở đây:

• t_w2 – Nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng.
• t_w1 – Nhiệt độ nước vào bình ngưng.

Đối với bình ngưng vỏ – ống Δtw = 5°C.

Nhiệt độ nước vào bình ngưng khi dùng tháp giải nhiệt cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt 3 – 4°C. Đối với dàn ngưng làm mát bằng không khí, hiệu nhiệt độ trung bình giữa môi chất lạnh ngưng tụ và không khí bằng 10 – 15°C. Đối với dàn ngưng tụ, nhiệt độ nước giữ nguyên và lấy bằng nhiệt độ nước tuần hoàn (bằng t_u + (3 : 4°C)).

Nhiệt độ quá lạnh t_ql

Là nhiệt độ môi chất trước khi vào van tiết lưu. Nhiệt độ tql càng thấp, năng suất lạnh càng cao. Tuy nhiên đối với máy lạnh 1 cấp không hồi nhiệt (NH₃), thì nhiệt độ quá lạnh khi qua thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều vẫn cao hơn nhiệt độ nước vào 3 – 5°C.

t_ql = t_w1 +(3 : 5°C)

Việc quá lạnh thường được làm ngay trong thiết bị ngưng tụ bằng cách đó mức lỏng ngập vào ống dưới cùng của dàn ống trong bình ngưng ống chùm. Nước cấp vào bình sẽ đi qua các ống này trước đó quá lạnh lỏng sau đã mới lên các ống trên đó ngưng tụ môi chất.

Thiết bị lạnh freon cũng không được bố trí thiết bị quá lạnh. Việc quá lạnh thực hiện trong bình hồi nhiệt, giữa môi chất lỏng nóng trước khi vào van tiết lưu và hơi lạnh ở bình bay hơi ra, trước khi về máy nén.

Nhiệt độ hơi hút t_h

Nhiệt độ hơi hút là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén. Nhiệt độ hơi hút luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của môi chất. Hơi phải là hơi quá nhiệt, để không hót phải lỏng, ta bố trí bình tách lỏng. Đối với tách nhân NH₃, nhiệt độ hơi hút: t_h = t₀ +(5 : 15°C)

Để đạt được quá nhiệt của hơi hút đối với máy lạnh NH₃ ta có 3 cách:

• Quá nhiệt ngay trong dàn lạnh, khi dùng van tiết lưu nhiệt
• Quá nhiệt nhờ hoà trộn với hơi nóng trên đường về máy nén. 
• Quá nhiệt do tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay hơi về máy nén. 

Xác định theo điều kiện tiêu chuẩn

Phần trên đã chọn được máy nén với V_lt cho trước. Nhưng nếu không biết V_lt mà cho biết năng suất lạnh ở điều kiện tiêu chuẩn Q_{o t/c} của máy nén, làm thế nào chọn được máy nén thích hợp và số lượng máy nén thích hợp.

Trường hợp chỉ biết năng suất lạnh ở điều kiện tiêu chuẩn (Q_{o t/c}), ta cần xác định chu kì lạnh tiêu chuẩn.

Bảng – Một số chế độ tiêu chuẩn lạnh

Căn cứ số liệu tiêu chuẩn về nhiệt độ trên, ta có thể xây dựng chu trình tiêu chuẩn trên đồ thị i- lgp và xác định các thông số còn lại: P, i, V₁ và tiếp tục tính toán.

• Năng suất lạnh riêng khối lượng tiêu chuẩn: Q_{o t/c} =i_{1 (t/c)} – i_{4 tc} KJ/Kg
• Năng suất lạnh riêng thể tích tiêu chuẩn: Q_vtc = (q_{o t/c} )/ V_lt/c
• Hệ số cấp ở điều kiện tiêu chuẩn λtc tính theo các λ thành phần tiêu chuẩn.
• Năng suất tiêu chuẩn Q_{o t/c}:  Q_{o t/c} = Qo, (q_vt/c . λ_t/c)/q_v . λ (KW)
• Số máy nén cần chọn: Z_MN = (Q_{o t/c}) / (Q_{o t/cMN})    (chiếc)