Đồ án Thiết kế máy lạnh hấp thụ để điều hòa không khí văn phòng làm việc

pdf

77 trang yendo 4360

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế máy lạnh hấp thụ để điều hòa không khí văn phòng làm việc", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_thiet_ke_may_lanh_hap_thu_de_dieu_hoa_khong_khi_van_ph.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế máy lạnh hấp thụ để điều hòa không khí văn phòng làm việc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ÁN T T NGHI P TTÀÀII:: ““TThhiitt kk mmááyy llnnhh hhpp tthh iiuu hhòòaa kkhhôônngg kkhhíí vvnn pphhòònngg llààmm vviicc”” GVHD: giáo Th.s-Nguy ễn Thành V ăn SVTH: Ngô S ĩ D ũng Ngô S D ng  Trang 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC L ỤC Trang LỜI M Ở ĐẦU 5 Ch ươ ng1: TNG QUAN V MÁY L NH H P TH 7 1.1. Máy lnh h p th 7 1.1.1.Chu trình lý thuy t 7 1.1.2. u, nh c im 9 1.1.3.Mô hình máy l nh h p th H2O/LiBr m t c p th c tê 9 1.2. Môi ch t dùng trong máy l nh h p th 10 1.2.1.Yêu c u i v i môi ch t dùng trong máy l nh h p th 10 1.2.2. C p môi ch t H 2O/LiBr 11 1.3.Nhi m v ca tài 17 1.4.Ch n thông s tính toán và cp iu hòa trong h th ng iu hòa không khí 17 1.4.1.C p iu hòa không khí trong h th ng iu hòa không khí 17 1.4.2.Ch n thông s tính toán 17 Ch ươ ng 2: TÍNH TOÁN PH TI L NH 19 2.1.Cân b ng nhi t trong phòng c n iu hòa không khí 19 2.2.Tính l ng nhi t truy n qua k t c u bao che do chênh nhi t 19 2.2.1.Xác nh hi u s nhi t tính toán 19 2.2.2.Xác nh h s truy n nhi t c a k t c u bao che 20 2.2.3.B mt trao i nhi t c a các k t c u bao che 22 2.2.4.Tính l ng nhi t truy n qua n n nhà 23 2.3.Tính toán l ng nhi t truy n vào phòng do b c x mt tr i 24 2.3.1.Tính tính toán nhi t b c x truy n qua c a kính 24 2.3.2.Tính toán nhi t b c x truy n qua k t c u bao che 25 2.4.Tính l ng nhi t t a 26 2.4.1.Nhi t do ng i t a ra 26 2.4.2.Nhi t t a ra do th p sáng 26 2.4.3.Nhi t do máy móc t a ra 27 2.5.Tính l ng m th a 27 2.6.Thành l p và tính toán s ơ iu hòa không khí 27 2.6.1.Xác nh h s góc tia c a quá trình thay i tr ng thái không khí trong phòng εT 27 2.6.2. S ơ tu n hoàn không khí theo m t c p 28 Ch ươ ng3: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH MÁY L NH H P TH H2O/BrLi MT C P 32 Ngô S D ng  Trang 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.1. Mô hình máy l nh h p th H2O/ LiBr m t c p 32 3.1.1. Mô hình máy l nh h p th H2O/ LiBr c ch n nh sau 33 3.1.2.Nguyên lý làm vi c máy l nh h p th H2O/LiBr m t c p 34 3.2.Tính toán chu trình máy l nh h p th H2O/BrLi m t c p 35 3.2.1.Các i l ng ã bi t 35 3.2.2.Xác nh nhi t bay h ơi t o 35 3.2.3.Xác nh nhi t ng ng t 36 3.2.4.Xác nh nhi t dung d ch trong bình sinh h ơi 36 3.2.5.Xác nh các im nút 36 3.2.6. Xác nh l u l ng dung d ch tu n hoàn 37 3.2.7.Xác nh nhi t ra kh i thi t b hi nhi t 38 3.2.8.Chu trình máy l nh h p th H2O/LiBr m t c p 39 3.2.9.L p b ng thông s các im nút 39 3.2.10.Xác nh ph ti c a các thi t b 40 3.3.Xác nh h s làm l nh 40 Ch ươ ng 4: TÍNH CÁC THI T B CA MÁY L NH H P TH H2O/LiBr M T C P 41 4.1.Thi t b bay h ơi và hp th 41 4.1.1.Tính di n tích trao i nhi t c a thi t b bay h ơi 41 4.1.2.Tính toán thi t k thi t b sinh h ơi 45 4.1.3.Tính di n tích trao i nhi t c a thi t b hp th 45 4.1.4.Tính toán thi t k thi t b hp th 49 4.2.Thi t b ng ng t và sinh h ơi 50 4.2.1.Tính di n tích trao i nhi t c a thi t b ng ng t 50 4.2.2.Tính toán thi t k thi t b ng ng t 54 4.2.3.Tính di n tích trao i nhi t c a thi t b sinh h ơi 55 4.2.4.Tính toán thi t k thi t b sinh h ơi 57 4.3.Thi t b hi nhi t 58 4.3.1.C u t o 58 4.3.2.Tính diên tích trao i nhi t 59 Ch ươ ng5: GI I H N VÙNG LÀM VI C C A MÁY L NH H P TH H2O/LiBr M T C P 64 5.1. Gi i h n vùng làm vi c c a máy l nh h p th mt c p 64 5.2. Gi i h n c a nhi t ngu n gia nhi t trong máy l nh h p th H2O/ LiBr m t c p 65 5.2.1. Ph m vi kh o sát 66 5.2.2. Xác nh giá tr nhi t cc ti u c a ngu n gia nhi t 66 5.2.3. Xác nh giá tr nhi t cc i c a dung d ch 67 Ngô S D ng  Trang 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ch ươ ng6: TÍNH S C B N CÁC THI T B TRAO I NHI T TRONG H TH NG MÁY L NH H P TH H2O/LiBr M T C P 69 6.1.Tính chi u dày các thân bình hình tr 69 6.1.1.Tính chi u dày c a bình ch a thi t b bay h ơi và hp th 69 6.1.2.Tính chi u dày c a bình ch a thi t b ng ng t và sinh h ơi 70 6.1.3.Tính ki m tra chi u dày ng trao i nhi t trong các thi t b 71 6.2.Tính chi u dày các m t sàng 74 6.2.1.Tính chi u dày c a m t sàng ch a thi t b bay h ơi và hp th 74 6.2.2.Tính chi u dày c a m t sàng ch a thi t b ng ng t và sinh h ơi 76 Ch ươ ng7: IU KHI N VÀ T NG HÓA H TH NG L NH HP TH 79 7.1.M c ích t ng hóa h th ng l nh 79 7.2. c tính ho t ng c a máy l nh h p th 79 7.2.1.Aính h ng c a nhi t vào c a n c gi i nhi t 79 7.2.2.Aính h ng c a nhi t ngu n gia nhi t 80 7.3. iu ch nh n ng su t máy l nh h p th 80 7.3.1. iu ch nh b ng ph ơ ng pháp iu ti t ngu n gia nhi t 80 7.3.2. iu ch nh b ng ph ơ ng pháp iu ti t l ng tu n hoàn dung d ch m c 81 7.3.3. iu ch nh b ng c hai ph ơ ng pháp trên 82 7.3.4. iu ch nh b ng cách k t h p máy nén h ơi 82 7.4.S kt tinh, các nguyên nhân, biên pháp kh c ph c và phòng 82 7.4.1.S kt tinh 82 7.4.2.nh ng nguyên nhân gây ra k t tinh 82 7.4.3.Các bi n pháp kh c ph c 83 7.4.4.Các bi n pháp phòng 83 7.5.B o v t ng máy l nh h p th 84 7.5.1.Khóa iu khi n 84 7.5.2.B o v nhi t nc t i l nh ra kh i máy l nh 84 7.5.3.B o v lu l ng n c t i l nh 84 7.5.4.B o v lu l ng n c gi i nhi t 85 7.5.5.B o v nhi t bay h ơi 85 TÀI LI U THAM KH O 86 Ngô S D ng  Trang 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI M Ở ĐẦU Vi t nam là t n c có khí hu nhi t i nóng và m, vì vy iu hoà không khí có ý ngh a vô cùng to ln i v i i s ng con ng i và sn xu t. Cùng v i s phát tri n m nh m ca khoa h c k thu t nói chung, k thu t iu hoà không khí ã có nh ng b c ti n áng k trong m t vài th p k qua. c bi t là Vi t Nam, t khi có chính sách m ca, các thi t b iu hoà không khí ã c nh p t nhi u n c khác nhau, v i nhu c u ngày càng t ng và ngày càng hi n i h ơn. Tuy nhiên, h u h t các trang thi t b lnh u dùng môi ch t frêon, m t ch t mà Công c Qu c t Montréal h n ch s dng vì làm suy gi m t ng ôzôn và gây hi u ng l ng kính. Vì vy, vi c tìm m t môi ch t l nh khác thay th là iu mà c th gi i quan tâm, và tp trung nh t hi n nay là mô hình máy l nh h p th . dùng ngu n gia nhi t do t nhiên li u, do h ơi n c, do khói th i ca các trung tâm nhi t in và dùng n ng l ng m t tr i. Hi n nay, Vi t nam, trong các h th ng iu hoà không khí ln, ang có xu h ng thay th máy nén l nh thông th ng b ng máy l nh h p th nh Công ty d t Vi t Th ng, nhà máy b t ng t VeDan, nhà máy in Hi p Ph c, Siêu th Cora ng Nai, Công ty HonDa V nh Phú Tuy nhiên, do giá thành quá t và di công su t làm vi c c a máy l nh h p th quá ln, cho nên máy l nh h p th nc ta, s dng ch a nhi u và ch a ph bi n . Vi t nam là mt n c nhi t i xích o, nên khí hu r t nóng làm cho con ng i chóng m t và th c ph m nhanh h ng. Vì vy, nhu c u v lnh iu hoà không khí trong sinh ho t, s n xu t và bo qu n th c ph m ngày càng t ng và tiêu th mt l ng in n ng áng k . Cho nên, máy l nh h p th s dng các ngu n n ng l ng khác nhau: n ng l ng nhi t m t tr i, t n d ng nhi t n ng th a, ph th i, th cp, r ti n nh khói th i, h ơi trích, ngu n nhi t th i có nhi t th p là có ý ngh a r t quan tr ng trong th c ti n. Các ngành th c ph m, hoá du, luy n kim và các ngành m i nh n khác c a nn kinh t qu c dân, là các h tiêu th lnh r t l n cho nhu c u công ngh , s iu hoà không khí trong s n xu t và sinh ho t, ng th i c ng là nơi th i ra ngu n nhi t th cp ph th i r t l n. iu này, ã t ra v n tn d ng ngu n nhi t th i này iu hoà không khí cho khu v c s n xu t và sinh ho t c a các nhà máy trên . Ngô S D ng  Trang 5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP án này, t p trung nghiên c u mô hình máy l nh h p th H2O/LiBr m t c p s dng ngu n nhi t có nhi t th p dùng iu hòa không khí. Trong quá trình th c hi n nhi m v ca án t t nghi p này, Em xin chân thành cám ơn s giúp và ch bo t n tình c a th y giáo Th.s-Nguy n Thành Vn ,cùng quý th y cô trong khoa và các b n trong l p, ã giúp em hoàn thành án t t nghi p này. Vì iu ki n th i gian, tài li u tham kh o và kh nng c a b n thân có hn nên án không kh i nh ng thi u sót, v y kính mong s góp ý chân thành c a quý th y cô. Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 n ăm 2003 Sinh viên th ực hi ện Ngô Sĩ Dũng Ch ươ ng1: TNG QUAN V MÁY L NH H P TH 1.1. Máy l ạnh h ấp th ụ: 1.1.1. Chu trình lý thuy ết : V cơ bn, máy l nh h p th cng gi ng nh máy l nh nén h ơi, ch khác là thay máy nén h ơi dùng in b ng c m “máy nén nhi t” dùng nhi t c a ngu n gia nhi t. C m “máy nén nhi t” bao g m : thi t b hp th , b ơm dung d ch, bình sinh hơi và ti t l u dung d ch ( hình 1.1) Ngô S D ng  Trang 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP QK 3 2 NT SH Q PK H BDD TL TLDD P0 QA BH HT 4 1 Q0 Hình 1.1. S ơ đồ nguyên lý máy l ạnh h ấp th ụ. SH: Bình sinh h ơi, BDD: B ơm dung d ịch, HT: Bình h ấp th ụ, TLDD: Ti ết l ưu dung d ịch. Nguyên lý làm vi c c a máy l nh h p th hay c a máy nén nhi t nh sau : Bình h p th “hút” h ơi sinh ra t thi t b bay h ơi, cho ti p xúc v i dung d ch loãng t van ti t l u dung d ch n. Do nhi t th p, dung d ch loãng h p th hơi môi ch t tr thành dung d ch m c. Nhi t t a ra trong quá trình h p th c th i ra cho n c làm mát. Dung d ch m c c b ơm dung d ch b ơm lên bình sinh h ơi áp su t cao P k. T i ây, dung d ch m c nh n nhi t c a ngu n gia nhi t s sôi hoá hơi, h ơi môi ch t tách ra áp su t cao c i vào thi t b ng ng t . Quá trình di n ra thi t b ng ng t , ti t l u và bay h ơi gi ng nh các máy l nh nén h ơi. Sau khi sinh h ơi, dung d ch m c tr thành dung dch loãng và qua van ti t l u dung d ch, gi m áp tr v bình h p th , khép kín vòng tu n hoàn dung d ch. Ph ơ ng trình cân b ng nhi t c a máy l nh h p th : Q’ k + Q’ A = Q’ o + Q’ H + Q’ B Trong ó : Q’ k : Nhi t th i ra c a thi t b ng ng t Ngô S D ng  Trang 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Q’ A : Nhi t th i ra c a thi t b hp th Q’ 0 : Nhi t trao i c a thi t b bay h ơi Q’ H : Nhi t tiêu t n cho quá trình sinh h ơi Q’ B : Nhi t quy i tiêu t n cho b ơm dung d ch H s làm l nh c a máy l nh h p th : Q'0 Q'0 ζζζ = = (Vì Q’ B 0 Trong ó : ξ : N ng kh i l ng dung d ch : kh i l ng môi ch t l nh ξ = kh i l ng môi ch t l nh + kh i l ng ch t h p th ξr : Nng dung d ch m c sau khi ra kh i bình h p th ξa : N ng dung d ch loãng sau khi ra kh i bình sinh h ơi ∆ξ : còn g i là vùng kh khí. V y vùng kh khí ph i d ơ ng . 1.1.2. Ưu, nh ược điểm: u im l n nh t c a máy l nh h p th là s dng ch yu ngu n nhi t nng có nhi t không cao (80 ÷ 150 0C) ho t ng . Chính vì th , máy l nh hp th góp ph n vào vi c s dng h p lý các ngu n n ng l ng khác nhau: nng l ng nhi t m t tr i, t n d ng nhi t n ng th a, ph th i, th cp, r ti n nh khói th i, h ơi trích u im ti p theo c a máy l nh h p th là có rt ít chi ti t chuy n ng, kt c u ch yu là các thi t b trao i nhi t và trao i ch t, b ph n chuy n ng duy nh t là bơm dung d ch. Vì vy, máy l nh h p th vn hành ơ n gi n, tin c y cao, máy làm vi c ít n và rung. Trong vòng tu n hoàn hoàn môi ch t, không có du bôi tr ơn nên b mt các thi t b trao i nhi t không b bám d u làm nhi t tr tng nh trong máy l nh nén h ơi. Ngoài ra, hi n nay, khi tình tr ng phá hy t ng Ôzôn do các ch t frêon gây ra, vi c tìm các môi ch t l nh khác thay th ang còn r t khó kh n thì vi c dùng máy l nh h p th thay th máy l nh nén h ơi trong l nh v c iu hòa không khí có ý ngh a r t l n . Máy l nh h p th cng có nh c im là giá thành hi n nay còn r t t, cng k nh, di n tích l p t l n h ơn so v i máy l nh nén h ơi. L ng n c làm mát tiêu th cng l n h ơn vì ph i làm mát thêm bình h p th . Th i gian kh i ng ch m, t n th t kh i ng l n do l ng dung d ch ch a trong thi t b ln . 1.1.3.Mô hình máy l ạnh h ấp th ụ H2O/LiBr m ột c ấp th ực t ế: Ngô S D ng  Trang 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 1.2. Sơ đồ máy lạnh h ấp th ụ H2O/LiBr một c ấp th ực tế. Hình 1.3.Máy l ạnh h ấp th ụ H2O/LiBr m ột c ấp c ủa Trane. 1.2. Môi ch ất dùng trong máy l ạnh h ấp th ụ : 1.2.1. Yêu c ầu đối v ới môi ch ất dùng trong máy l ạnh h ấp th ụ : Ngoài môi ch t l nh, máy l nh h p th còn s dng thêm m t môi ch t h p th na, g i chung là cp môi ch t l nh. Yêu c u i v i c p môi ch t l nh trong Ngô S D ng  Trang 9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP máy l nh h p th cng gi ng nh i v i các môi ch t l nh khác là có tính ch t nhi t ng t t, không c h i, khó cháy, khó n, không n mòn i v i v t li u ch to máy, ph i r ti n, d ki m Ngoài ra c p môi ch t l nh c n ph i : - Hòa tan hoàn toàn vào nhau nh ng nhi t sôi cùng iu ki n áp su t càng xa nhau càng t t, hơi môi ch t l nh sinh ra bình sinh h ơi không l n ch t h p thu û. - Nhi t dung riêng c a dung d ch ph i bé, c bi t i v i máy l nh h p th chu k tn th t nhi t kh i ng máy nh . Hi n nay, máy l nh h p th s dng ph bi n hai lo i c p môi ch t l nh là NH 3/ H 2O và H2O/ LiBr. Hi n nay, có mt s công trình ã công b dùng các ch t h p th rn trong máy l nh h p th chu k nh CaCl 2, zeôlit, cacbon ho t tính nh ng v n ch a c s dng ph bi n vì tuy chúng có u im là không cn thi t b tinh c t, nh ng do có các nh c im là : làm gi m h s dn nhi t, s giãn n th tích quá mc (g p 10 l n) và ta ra nhi t l ng r t l n trong quá trình h p th dn n làm gi m áng k h s hu ích c a thi t b . Máy l nh h p th H2O/ LiBr có các u im chính sau : - Nc là môi ch t l nh nên m b o v sinh môi tr ng . - T s áp su t ng ng t và áp su t bay h ơi nh (kho ng 4) . - Không c n thi t b tinh c t h ơi môi ch t vì t dung d ch H 2O/ LiBr ch có hơi ca môi ch t l nh là nc thoát ra . - Nhi t ngu n nhi t c p cho thi t b sinh h ơi cho phép th p n 80 0C . Tuy nhiên, máy l nh h p th H2O/ LiBr có các nh c im sau : - Tính n mòn c a dung d ch r t cao, gây han r thi t b nên yêu c u ph i dùng kim lo i quý, t ti n . - Ph i duy trì chân không r t sâu trong thi t b . - Có kh nng x y ra s kt tinh gây t t ngh n thi t b . - Nhi t bay h ơi không th p h ơn (3 ÷ 7) 0C vì môi ch t l nh là nc óng b ng 00C . Chính vì hai nh c im u mà giá thành c a máy l nh h p th H2O/ LiBr rt t . Còn máy l nh h p th NH 3/ H 2O, tuy không hi u qu bng máy l nh h p th H2O/ LiBr và còn gây mùi khai, c h i n u xì h. Ngoài ra, do l ng n c cu n theo h ơi NH 3 rt l n nên c n ph i có thi t b tinh luy n h ơi NH 3 tr c khi vào bình ng ng. 1.2.2. C ặp môi ch ất H 2O/LiBr : 1.2.2.1. Đặc tính c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : 1.2.2.1.1. Tính ch ất : Ngô S D ng  Trang 10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LiBr là lo i mu i k t tinh có tính ch t hóa h c t ơ ng t nh mu i n, n nh, không bi n ch t, không phân gi i trong không khí. im nóng ch y c a LiBr (không có nc) là 549 0C, im sôi là 1.265 0C. LiBr có tính hút n c m nh, d dàng k t h p v i n c to thành dung d ch H 2O/LiBr . Có th to dung d ch LiBr b ng cách cho axit HBr tác d ng v i baz ơ LiOH theo ph n ng hóa h c : HBr + LiOH LiBr + H 2O. c im ch yu c a dung d ch H 2O/ LiBr là : • Dung d ch H 2O/ LiBr có tính h p th nc r t m nh. N ng dung d ch càng m c (ít n c), ho c nhi t dung d ch càng gi m thì kh nng hp th càng cao • Không c, có v mn, không nguy hi m v i con ng i. Tuy nhiên, nên chú ý rng : do tính hút n c m nh, dung d ch r ơi vào da s gây nóng và ng a, vào m t ph i r a s ch ngay phòng h mt . • nhi t th p ho c n ng quá c, thì dung d ch H 2O/ LiBr r t d kt tinh (n ng LiBr trong dung d ch kh ng ch không trên 70 %) . • Dung d ch H 2O/ LiBr có tính n mòn kim lo i. c bi t, khi nhi t ≥ 150 0C và vi s có mt c a không khí thì nó n mòn m nh m thép, ng và các h p kim c a ng. Vì vy, ph i s dng thêm nh ng ch t ph gia kìm hãm s n mòn . 1.2.2.1.2. Ph ươ ng pháp ph ụ gia phòng ăn mòn : Do dung d ch H 2O/ LiBr có tính n mòn m nh kim lo i, c bi t khi nhi t cao ≥ 150 0C và vi s có mt c a không khí thì s n mòn càng m nh m hơn. Quá trình n mòn không nh ng làm gi m tu i th ca thi t b mà còn sinh ra nh ng khí không ng ng làm gi m chân không trong thi t b và làm gi m nng l c làm l nh c a máy. gi m b t s n mòn, máy l nh h p th H2O/ LiBr th i tr c u dùng ng truy n nhi t b ng thép không g ho c h p kim ng - niken và v bao ngoài u dùng thép không g ho c h p kim c a thép cho nên giá thành r t t . Hi n nay, máy l nh h p th H2O/ LiBr có th ch s dng ng truy n nhi t là ng ng và v bao ngoài b ng thép carbon nh s dng m t s bi n pháp phòng n mòn thích h p. Qua quá trình nghiên c u và th c ti n v n hành, ch ng minh c r ng v i iu ki n nhi t dung d ch không quá 120 0C, thêm vào dung d ch LiBr m t lng (0,1 ÷ 0,3) % Li 2CrO 4 làm ch t xúc tác và 0,02 % LiOH dung d ch có tính ki m y u ( pH 9,5 ÷ 10,5) thì có th kìm hãm m t cách có hi u qu s n mòn kim lo i c a dung d ch LiBr. C n l u ý rng, Li 2CrO 4 s b phân gi i trong dung d ch có nhi t cao trên 130 0C, khi ó tác d ng kìm hãm n mòn s b mt Ngô S D ng  Trang 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i. Vì vy, khi s dng ch t ph gia này c n ph i nghiêm túc kh ng ch nhi t dung d ch trong bình sinh h ơi không v t quá 120 0C. H ơn n a, i v i dung dch LiBr có ch a Li 2CrO 4 ph i kh ng ch pH d i 11, n u không dung d ch s có tr ng thái k t dính t o thành nh ng huy n phù làm c n tr s chuy n ng và truy n nhi t c a dung d ch. Khi nhi t dung d ch LiBr cao h ơn 120 0C, có th s dng các ch t ph gia khác. Ch ng h n, cho dung d ch (0,01 ÷ 0,1) % PbO ho c 0,2 % Sb 2O3 vi 0,1 % KNbO 3. 1.2.2.1.3. Ph ươ ng pháp ph ụ gia t ăng c ường n ăng l ực làm l ạnh : Các nhà nghiên c u qua th c nghi m, ch ng minh c : trong dung d ch LiBr cho thêm vào (0,2 ÷ 0,3) % ch t ph gia [CH 3(CH 2)3 CHC 2H5CH 2OH] s làm t ng n ng l c làm l nh c a máy l nh h p th lên (10 ÷ 15) %. Ch t ph gia này là mt ch t bi u th ho t tính, nó không nh ng làm t ng kh nng h p th hơi n c c a dung d ch LiBr mà còn h th p áp su t c a dung d ch H2O/ LiBr và nâng cao hi u qu ng ng t . Tuy nhiên, l u ý rng ch t ph gia này không hòa tan trong dung d ch LiBr. Vì vy, trong quá trình v n hành liên t c c a máy l nh, ch t ph gia này s tích t trên b mt c a dung d ch trong bình h p th và bình sinh h ơi và dn d n m t i tác d ng nâng cao n ng l c làm l nh. Cho nên, nh k cn ph i có bi n pháp khu y tr n dung d ch trong bình h p th và bình sinh h ơi dung d ch LiBr và ch t ph gia này hòa l i v i nhau. Ch ng h n, i ngu n nhi t vào bình sinh h ơi sang bình h p th và cho ngu n n c l nh t bình h p th sang bình sinh h ơi 1.2.2.2.H ệ ph ươ ng trình tính các tính ch ất nhi ệt v ật lý của dung d ịch H2O/LiBr : Qua ch nh lý các s li u th c nghi m và các s li u tra b ng i v i dung d ch H2O/LiBr, các nhà nghiên c u ã lp c các ph ơ ng trình tính các thông s nhi t ng l c h c và nhi t v t lý hc c a dung d ch H 2O/LiBr nh sau : Vi ph m vi áp d ng : 0 0C ≤ t ≤ 130 0C 0,30 ≤ ξ ≤ 0,70 Trong ó : t : nhi t ca dung d ch ξ : n ng kh i l ng bromualiti trong dung d ch 1.2.2.2.1. Nhi ệt độ sôi c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : ts = A(x) + B(x).t P (1.1) Trong ó : tP : nhi t sôi c a n c áp su t P 4 4 i 2/ i 2/ A(x), B(x) : các h s : A(x) = ∑(ai x ) ; B(x) = ∑(bi x ) i=0 i=0 Ngô S D ng  Trang 12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 18 .ξ Vi : x = . . 87 .( 1− ξ) ai , b i : các h s bt bi n : I 0 1 2 3 4 ai 340,897 - 2638,978 7262,473 - 8119,078 3302,087 bi - 0,01050 6,70042 - 15,42477 16, 42477 6,34249 1.2.2.2.2. Entanpi c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : 4 3 2 n n 2 n 3 h = ∑anξ + T ∑bnξ + T ∑cnξ + T d (1.2) n=0 n=0 n=0 Trong ó : an , b n , c n và d : các h s bt bi n : a0 = - 954, 8 b0 = - 0, 3293 a1 = 47, 7739 b1 = 0, 04076 -5 a2 = -1, 59235 b2 = -1, 36. 10 -6 a3 = 0, 29422 b3 = -7, 1366 . 10 -5 a4 = -7, 689. 10 -3 - 6 c0 = 7, 4285 . 10 d = -2, 269 . 10 -4 c1 = -1, 5144 . 10 - 6 c2 = 1, 3555 . 10 1.2.2.2.3. Nhi ệt dung riêng c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : -5 CP = 3,6371 - 0,029. ξ + 1,4285714.10 .( 65.t + 30. ξ - ξ.t ) (1.3) 1.2.2.2.4. Entrôpi c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : 2 3 2 2 2 S = C 1+ C 2T + C 3T + C 4T + C 5ξ + C 6Tξ + C 7T ξ + C 8ξ + C 9Tξ + 3 (1.4) C10 ξ Trong ó : Ci : các h s bc bi n : i Ci i Ci 1 - 2,14232.10 -1 6 - 6,980378.10 -3 2 3,538766.10 -3 7 4,689827.10 - 6 3 2,631565.10 - 6 8 1,275532 4 - 6,670551.10 -9 9 1,823893.10 -3 5 1,130756 10 6,440219.10 -1 1.2.2.2.5. Kh ối l ượng riêng c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : Ngô S D ng  Trang 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5,7.108 ρ = 1.049 + 53,54. m - 0, 718. m 2 - t ( 0,584 - 0,0146. m ) - (1.5) (t + 273 ,15) 3 Trong ó : m = 11, 514. ξ 100 − ξ 1.2.2.2.6. H ệ số dẫn nhi ệt c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : Khi nhi t ca dung d ch t ≤ 80 0C : (1.6) λ = -3,5552933 +3,407759.10 - 2.T -9,381419.10 - 5.T 2 +8,834924.10 - 8.T 3 +A( ξ) Trong ó : A ( ξ) : h s k n m i liên quan t ng nhi t c a dung d ch và nc : A ( ξ) = 0,4923607. ξ - 0,422476.10 -2.T. ξ + 5,658527.10 -6.T 2.ξ - 0,1522615. ξ2 - 1,730562.10 -4.T. ξ2 + 1,895136. ξ3 Khi nhi t ca dung d ch t > 80 0C : (1.7) λ = -8,8574733 +6,973969.10 - 6.T -1,694229.10 - 4.T 2 + 13,689024.10 - 8.T 3 +A( ξ) 1.2.2.2.7. Độ nh ớt động l ực h ọc c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : Khi nhi t ca dung d ch t ≤ 70 0C : (1.8) 169 ,263 ,6 989 . µ = [ 1,8793 - 0,025765. ξ - 0,035. t + 0,0004. ξ.t + − + ξ ]. 10 - 3 t + 223 ,95 − 363 .ξ Khi nhi t ca dung d ch t > 70 0C : (1.9) 169 ,263 ,6 989 . µ = [ - 0,5707 + 0,009235. ξ + − + ξ ]. 10 - 3 t + 223 ,95 − 363 .ξ 1.2.2.2.8. S ức c ăng b ề mặt c ủa dung d ịch H 2O/LiBr : (1.10) 2 3 2 2 2 3 σ = D 1 + D 2T + D 3T + D 4T + D 5 ξ + D 6Tξ + D 7T ξ + D 8 ξ + D 9Tξ + D 10 ξ Trong ó : Di : các h s bc bi n : i Di i Di 1 21,54266.10 -2 6 2,52345.10 -5 2 - 9,799993.10 -4 7 4,199336.10 -7 3 2,314404.10 -6 8 5,968984.10 -2 4 - 2,17009.10 -9 9 - 3,000691.10 -4 5 - 2,020992.10 -2 10 7,308868.10 -2 * Riêng khi dung d ch ch còn là nc, các công th c c tính nh sau 1.2.2.2.9. Aïp su ất b ảo hoà : (1.11) -1 -3 -7 lgP n = 0,0914903 - 0,0314708.[T - (7,9151 - 2,6726. lgT).10 - 8,625.10 .T] 1.2.2.2.10. Nhi ệt dung riêng c ủa n ước : Ngô S D ng  Trang 14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -3 -5 2 CPn = 5,590560 - 8,8346.10 .T + 1,379016.10 .T (1.12) 1.2.2.2.11. H ệ số dẫn nhi ệt c ủa n ước : -5 2 -7 3 λn =- 0,143633 + 0,00253817.T + 0,299583.10 .T - 0,20682 .10 .T (1.13) 1.2.2.2.11. Độ nh ớt động l ực h ọc c ủa n ước : -3 -1 2 -2 ln µn = - 6,87757. 10 - 2,1916. T + 6,38605. 10 . T (1.14) 1.3.Nhi ệm v ụ của đề tài: Trong khuôn kh ca tài này, em t p trung nghiên c u mô hình máy l nh hp th H2O/LiBr m t c p s dng ngu n n ng l ng khác nhau: n ng l ng nhi t m t tr i, t n d ng nhi t n ng th a, ph th i, th cp, r ti n nh khói th i, hơi trích dùng iu hòa không khí vn phòng làm vi c v i di n tích 35 m 2, chi u dài L = 7 m, chi u r ng D = 5 m c chia làm hai phòng. Phòng I có 2 di n tích 12,5 m vi chi u r ng L 1= 2,5 m và chi u dài D =5 m. Phòng II có 2 di n tích 22,5 m vi chi u r ng L 1= 4,5 m và chi u dài D =5 m. Trên c ơ s ã bi t n ng su t l nh c n thi t cho phòng iu hòa ta tính toán thi t k thi t b trao i nhi t c a máy l nh h p th . 1.4. Ch ọn thông s ố tính toán và cấp điều hòa trong h ệ th ống điều hòa không khí: 1.4.1.C ấp điều hòa không khí trong h ệ th ống điều hòa không khí: Cp iu hào không khí th hi n chính xác tr ng thái không khí cn iu hòa (nhi t , m ) c a công trình. Có ba c p iu hào không khí. Cp I có chính xác cao nh t, duy trì nhi t trong phòng iu hòa v i m i ph m vi nhi t ngoài tr i, h th ng có tin c y cao, ch s dng trong tr ng òi h i ch nhi t m nghiêm ng t Cp II có chính xác trung bình, duy trì nhi t m trong phòng iu hòa mt ph m vi cho phép, sai l ch không quá 200 h trong m t n m Cp III có chính xác v a ph i, duy trì các thông s trong phòng iu hòa trong m t ph m vi cho phép v i sai l ch t i 400h trong m t n m, h th ng có tin c y không cao nh ng r ti n vì vy c dùng ph bi n trong các công trình dân d ng và nơi công c ng. Nu ch n công trình có chính xác cao nh t (c p I) , s kéo theo n ng su t lnh yêu c u l n nh t và dn n giá thành c a công trình c ng s cao nh t. Trong tính toán này do thi t k cho phòng làm vi c nên em ch n h th ng iu hòa c p III vì ây công trình ch cn chính xác v a ph i. Ngô S D ng  Trang 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.4.2.Ch ọn thông s ố tính toán: 1.4.2.1.Nhi ệt độ và độ ẩm c ủa không khí trong phòng: Nhi t và m t ơ ng i c a không khí trong phòng ký hi u t T,ϕT ng v i tr ng thái c a không khí trong phòng c bi u th bng im T trên thi I- d. Trong thi t k này h th ng iu hòa dùng làm l nh không khí trong mùa nóng, nên các thông s c ch n cho mùa nóng. + m t ơ ng i c a không khí trong phòng: theo [TL6-tr162] ϕT = 35 ÷ 70 %, ch n ϕT = 60 %. + Nhi t ca không khí trong phòng: theo [TL6-tr158] o o tT = 22 ÷ 27 C, ch n t T = 25 C. 1.4.2.2.Nhi ệt độ và độ ẩm c ủa không khí ngoài tr ời: Nhi t và m không khí ngoài tr i c ký hi u t N, ϕN. Tr ng thái không khí ngoài tr i c bi u th bng im N trên th I- d.Thông s tính toán ngoài tr i c ch n theo h th ng iu hòa c p III và cho mùa nóng. + Nhi t ca không khí ngoài tr i: t N = t max t max : nhi t trung bình c a tháng nóng nh t à Nng, ch n theo b ng o [TL6-tr166] ta có: tháng 6 là tháng nóng nh t trong n m, t max = 34,5 C + m t ơ ng i c a không khí ngoài tr i: ϕN = ϕ(t max ) ϕ(t max ): m t ơ ng i trung bình c a tháng nóng nh t (là tháng 6) ch n theo b ng [TL6-tr172] ta có: v i tháng nóng nh t là tháng 6 thì m t ơ ng i trung bình trong n m là: ϕ(t max ) = 80,5%. Ch ươ ng 2: TÍNH TOÁN PH TI L NH Ngô S D ng  Trang 16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mc ích tính toán c a ch ơ ng này nh m xác nh t ng các ph ti nhi t c a phòng làm vi c làm c ơ s tính n ng su t l nh c a h th ng iu hòa không khí. 2.1.Cân b ằng nhi ệt trong phòng c ần điều hòa không khí: tính toán ph ti h th ng iu hòa không khí cn tính cân b ng nhi t trong phòng iu hòa, c th là tính các l ng nhi t t a ra, các l ng nhi t truy n qua kt c u bao che, trên c ơ s ó tính n ng su t l nh c a h th ng iu hòa không khí. : Vy ph ti h th ng là: Q th a= Q ta + Q ∆t + Q bx + Q ta: Thành ph n nhi t do các ngu n nhi t có trong không gian iu hòa t a ra + Q ∆t.: l ng nhi t truy n qua k t c u bao che vào phòng do chênh nhi t + Q ∆t.: l ng nhit truy n qua k t c u bao che vào phòng do b c x mt tr i 2.2.Tính l ượng nhi ệt truy ền qua k ết c ấu bao che do độ chênh nhi ệt độ Q∆∆∆t: Q∆t = k.F. ∆t , [W] Trong ó: + k: h s truy n nhi t c a k t c u bao che [W/m 2.] + F: di n tích c a k t c u bao che [m 2]. + ∆t: hi u s nhi t tính toán [ oC]. 2.2.1.Xác định hi ệu s ố nhi ệt độ tính toán ∆∆∆t: ∆t = ϕ (t N - tT ) trong ó: o + t N: nhi t ca không khí bên ngoài phòng iu hòa, t N = 34,5 C o + t T: nhi t ca không khí bên trong phòng iu hòa, tT= 25 C + ϕ: h s k n v trí ca k t c u bao che i v i không khí ngoài tr i, theo [TL6-tr274] i v i t ng ho c mái ti p xúc v i không khí bên ngoài ϕ = 1, i v i t ng ng n cách v i phòng không ti p xúc v i không khí bên ngoài ϕ = 0,4 2.2.2.Xác định h ệ số truy ền nhi ệt c ủa k ết c ấu bao che: H s truy n nhi t k c a k t c u bao che c xác nh theo công th c sau: k = 1 , [W/m 2.]. 1 δ 1 + ∑ i + α T λi α N trong ó: Ngô S D ng  Trang 17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + αT: h s trao i nhi t trên b mt bên trong c a k t c u bao che, [W/m 2]. Do b mt bên trong c a t ng, tr n là nh n nên theo [TL6-tr276] ta 2 có αT = 11,63 W/m . + αN: h s trao i nhi t trên b mt bên ngoài c a k t c u bao che, [W/m 2]. Do b mt bên ngoài ti p xúc v i không khí nên theo [TL6-tr276] ta 2 có αN = 23,26 W/m ., b mt h ng sang phòng l nh khác theo[TL6-tr276] 2 ta có αN = 11,63 W/m . + δi: b dày c a l p v t li u c a k t c u bao che, [m] + λi: h s dn nhi t c a v t li u, [W/m. ]. a. K ết c ấu t ường và kính c ửa phòng làm vi ệc: 2 3 4 1 αN αT α N αT Bảng 2.1 : H s dn nhi t và Tæåìng phoìng laìm viãûc Kênh cæía chi u dày ca l p v t li u xây tng và kính c a (h s dn nhi t c tra theo b ng 4-22 ,[TL6-tr278]) STT Vt li u λi,[W/m. ] δI, [m] 1 Va trát xim ng 0,93 0,01 2 Gch nhi u l 0,52 0,1 3 Va trát xim ng 0,93 0,01 4 Kính c a 0,755 0,005 b.K ết c ấu tr ần phòng làm vi ệc: 2 1 Ngô S D ng  Trang 18 3 Tráön phoìng laìm viãûc
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Bảng 2.2 : H s dn nhi t và chi u dày c a l p v t li u xây tr n (h s dn nhi t c tra theo b ng 4-22 ,[TL6-tr278]) STT Vt li u λi,[W/m. ] δI, [m] 1 Va trát xim ng 0,93 0,01 2 Bê tông tr n 1,55 0,15 3 Va trát xim ng 0,93 0,01 Vy suy ra h s truy n nhi t k là: Bảng 2.3 : H s truy n nhi t k Tên g i Ký hi u Giá tr 93 [W/m 2.] Tng bao xung quanh ti p xúc v i không khí bên ngoài kxqkk 2,93 Tng bao xung quanh ng n gi a hai phòng kxqpl 2,59 Tr n kt 3,44 Kính c a ti p xúc v i không khí bên ngoài kckk 7,37 Kính c a ng n gi a hai phòng kcpl 5,60 2.2.3.B ề mặt trao đổi nhi ệt c ủa các k ết c ấu bao che: Khi tính toán t n th t nhi t, iu quan tr ng là ph i bi t kích th c trao i nhi t c a k t c u bao che: t ng, n n, tr n, c a s , c a l n. Kích th c c a t ng, c a s , c a chính, sàn, tr n trên m t b ng (hình 2.1) Ngô S D ng  Trang 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP B T Â N Hình 2.1 a.L ượng nhi ệt truy ền qua t ường xung quanh là của phòng I: Bảng 2.3 2 o Kt c u S Kích F,[m ] K ∆t,[ Qi,[W] lng th c,[m] [W/m 2.] C] Ca s 2 c a 1,2 × 1,2 2,88 7,37 9,5 201,6 Ca chính1 1 c a 1,4 × 1,9 2,66 7,37 9,5 186,2 Ca chính2 1 c a 1,4 × 1,9 2,66 5,60 3,8 56,6 Tng ti p xúc - 3,5 ×(2 × 29,46 2,93 9,5 820 không khí bên ×2,5+5) ngoài tr ca Tng ng n gi a - 5 × 3,5 14,84 2,59 3,8 146,1 hai phòng l nh tr ca Tr n - 5 × 2,5 12,5 3,44 3,8 163,4 Tng 1573,9 b.L ượng nhi ệt truy ền qua t ường xung quanh là của phòng II: Bảng 2.4 2 o Kt c u S Kích F,[m ] K ∆t,[ Qi,[W] lng th c,[m] [W/m 2.] C] Ngô S D ng  Trang 20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ca s 2 c a 1,2 × 1,2 2,88 7,37 9,5 201,6 Ca chính1 1 c a 1,4 × 1,9 2,66 7,37 9,5 186,2 Ca chính2 1 c a 1,4 × 1,9 2,66 5,60 3,8 56,6 Tng ti p xúc - 3,5 × (2 × 43,46 2,93 9,5 1209,7 không khí bên × 4,5 + 5) ngoài tr ca Tng ng n gi a - 5 × 3,5 14,84 2,59 3,8 146,1 hai phòng l nh tr ca Tr n - 5 × 4,5 22,5 3,44 3,8 294,1 Tng 2094,3 2.2.4.Tính l ượng nhi ệt truy ền qua n ền nhà: Nn c úc b ng bêtông á nh m tra b ng theo [TL6-tr279] ta có λ = 1,27 W/m. , theo [TL7-tr41] ta có h s truy n nhi t c ch n nh sau: Xem n n nh là mt vách ph ng, trong ó nhi t truy n theo b mt n n ngoài ra theo các di khác nhau. + i v i phòng I: N n c chia làm 1 d i, có b rng 2,26 m. 2 Theo [TL7-tr41] ta có kI = 0,5 W/m . Suy ra l ng nhi t truy n qua nên phòng I là: QnI = k n.F n.∆ttn = 0,5 × (2,26 × 4,76) ×3,8 = 20,4 W + i v i phòng II: N n c chia làm 1 d i, có b rng 2,13 m. 2 di n tích d i n n c xác nh là: F 1= 4 × (4,26 + 4,76) = 36,08 m 2 Theo [TL7-tr41] ta có kI = 0,5 W/m . Suy ra l ng nhi t truy n qua nên phòng II là: QnII = k n.F n.∆ttn = 0,5 × 36,08 ×3,8 = 68,5 W Vy l ng nhi t truy n qua k t c u bao che do chênh nhi t Q∆t = Q ∆tI + Q ∆tII + Q nI + Q nII Q∆t = 1573,9 + 2094,3 + 20,4 + 68,5 = 3757,1 W 2.3.Tính toán l ượng nhi ệt truy ền vào phòng do b ức x ạ mặt tr ời Q bx : i v i các vùng nhi t i nh nc ta nói chung và à Nng nói riêng, quanh nm có mt tr i, nh t là v mùa hè ánh n ng càng gay g t. Do ó nhi t l ng do bc x mt tr i truy n qua k t c u bao che vào nhà rt l n. L ng nhi t này ph thu c vào c ng bc x mt tr i lên m t ph ng k t c u bao che và kh nng cn nhi t b c x ca b n thân k t c u bao che. k bc Qbx = Q bx + Q bx Ngô S D ng  Trang 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP k Q bx : Nhi t b c x qua kính vào nhà ,[W] k Q bx : Nhi t b c x qua k t c u bao che vào nhà,[W] 2.3.1.Tính tính toán nhi ệt b ức x ạ truy ền qua c ửa kính: Lng nhi t b c x truy n qua c a kính vào nhà xác nh theo công th c [TL6-tr289]: k Q bx = τ1.τ2.τ3.τ4.q bx .F k Trong ó: + τ1: h s k n trong su t c a c a kính, do trong thi t k này c a kính 1 l p nên theo [TL6-tr289] ta có τ1 = 0,9 + τ2: h s k n bn c a m t kính, do trong thi t k này c a kính 1 l p nên theo [TL6- tr 289] ta có τ2 = 0,8 + τ3: h s k n m t che khu t b i khung c a, do trong thi t k này ca kính c làm b ng khung g mt l p kính nên theo [TL6-tr290] ta có τ3= 0,61 ÷ 0,64 , ch n τ3= 0,62 + τ4: h s k n che khu t bi các h th ng che n ng, do trong thi t k này dùng ô vng che n ng nên theo [TL6-tr290] ta có τ4= 0,95 + q bx : c ng bc x mt tr i trên m t ph ng ch u b c x ti th i im tính toán ,[W/m 2] 2 + F k: di n tích c a kính ch u b c x ti th i im tính toán, [m ] Xác nh c ng bc x mt tr i t i th i im tính toán (9 gi sáng c a tháng 5), xâm nh p vào phòng iu hòa qua kính c a s quay v hng ông t i o k 2 à Nng, tra b ng theo [TL6-tr205] v i v 20 Bc ta có q bx = 312 W/m Ti th i im tính toán vào lúc 9 gi sáng nên b c x mt tr i chi u vào nhà theo h ng ông mà phía ông ch có mt c a kính do ó ta có di n tích c a 2 mt c a s là: F cs = 1,14 m Vy l ng nhi t b c x qua kính vào nhà là: k Q bx = 0,9 × 0,8 × 0,62 × 0,95 × 312 × 1,14 = 150,8 W 2.3.2.Tính toán nhi ệt b ức x ạ truy ền qua k ết c ấu bao che: Nhi t b c x mt tri truy n qua b ph n k t c u bao che nh n nhi t b c x vào phòng tính theo công th c [TL6-tr290]. í ây do trên phòng làm vi c còn có nhi u t ng nên ta không tính nhi t b c x qua tr n, t ng nh n nhi t b c x mt tr i ch yu là tng phía ông và phía Tây còn t ng phía Nam và phía Bc nh n nhi t b c x rt ít nên ta b qua. bc ' Q bx = 0,047. k t . F. ε .q bx ,[ W ] Trong ó: Ngô S D ng  Trang 22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + k t: H s truy n nhi t c a t ng bao xung quanh nh n nhi t b c x , 2 2 [W/m .].Ta có kt = 4,04 W/m . + F: Di n tích c a t ng phía Tây và phía ông tr ca, ta có F = 2 × D ×h F = (2 × 5 × 3,5) - 1,44 = 33,56 m 2 ' + q bx : C ng bc x mt tr i t i à Nng chi u lên t ng phía Tây và ' 2 ông theo [TL6-tr290] ta có q bx = 157 W/m + ε: H s hp th ca tr n nh n nhi t b c x , tra b ng theo [TL6-tr292] ta có ε = 0,54 ÷ 0,65 ,ch n ε = 0,6 Nhi t b c x truy n qua k t c u bao che là: bc Q bx = 0,047 × 4,04 × 33,56 × 0,6 × 157 = 600,3 W Vy l ng nhi t b c x truy n vào phòng iu hòa là: k bc Qbx = Q bx + Q bx = 150,8 + 600,3 = 751,1 W 2.4.Tính l ượng nhi ệt t ỏa Q tỏa: 2.4.1.Nhi ệt do ng ười t ỏa ra: Trong quá trình hô hp và ho t ng c ơ th ng i t o ra nhi t. L ng nhi t do ng i t o ra ph thu c vào tr ng thái, m c lao ng, môi tr ng không khí xung quanh, l a tu i Nhi t ng i t a ra g m hai ph n: Mt ph n t a tr c ti p vào không khí, làm t ng nhi t không khí gi là nhi t hi n. M t ph n khác làm bay h ơi m hôi trên b mt da, l ng nhi t này ta ra môi tr ng không khí làm t ng entanpi c a không khí mà không làm t ng nhi t ca không khí gi là lng nhi t n. T ng hai l ng nhi t này g i là lng nhi t toàn ph n do ng i t a ra. Lng nhi t do ng i t a ra trong phòng: theo [TL6-tr297] ta có công th c: Qn = n . q ,[W] Trong ó: + n: s ng i trong phòng; phòngI: n = 1ng i, phòng II: n = 4 ng i + q: l ng nhi t toàn ph n do ng i t a ra ,[W/ng i] tra b ng theo [TL6-tr297] v i nhi t trong phòng iu hòa là 25 oC và lao ng trí óc, ta có q = 139,56 W/ng i Suy ra nhi t do ng i t a ra là: Qn= 5 × 139,56 = 697,8 W 2.4.2.Nhi ệt t ỏa ra do th ắp sáng Q s: Lng t a ra do th p sáng b ng èn hu nh quang, theo [TL6-tr295] ta có công th c sau: Qs= 860 . N ,[kcal/h] N: t ng công su t c a các èn hu nh quang, [KW]. Ngô S D ng  Trang 23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Phòng I c b trí 1 èn hu nh quang lo i 1,2 m có công su t N 1,2 = 40 W . Phòng II c b trí 2 èn hu nh quang lo i 1,2 m có công su t N 1,2 = 80 W Vy t ng công su t c a các èn hu nh quang là N = 0,12 KW Suy ra nhi t t a ra do th p sáng là: Qs= 860 × 0,12 = 103,2 kcal/h = 120 W 2.4.3.Nhi ệt do máy móc t ỏa ra Q mc : Qmc =∑N ,[W] Trong ó: N: Công su t l p t c a thi t b . có 4 máy vi tính có N= 40 W Suy ra l ng nhi t do máy móc t a ra là:Q mc = 4 ×40 = 160 W Vy l ng nhi t Q ta= Q n + Q s+ Q mc Qta= 697,8 + 120 + 160 = 977,8 W * V y l ng nhi t th a là: Q T= Q∆t + Q bx + Q ta QT= 3757,1 + 751,1 + 977,8 = 5486 W 2.5.Tính l ượng ẩm th ừaW T: lng m do ng i t a ra c xác nh theo [TL6-tr299] ta có công th c: W = n . g . 10 -3 ,[kg/h] Trong ó: + n: s ng i th ng xuyên trong 2 phòng làm vi c: n = 5 ng i + g: l ng m t a ra [g/h.ng i], ph thu c vào tr ng thái, c ng lao ng và nhi t môi tr ng xung quanh, tra theo [TL6-tr299] v i nhi t trong phòng là 25 oC và công vi c là lao ng trí óc ta có g = 105 g/h.ng i. suy ra l ng m do ng i ta ra là: -3 WT = 5 × 105.10 = 0,525 kg/h 2.6.Thành l ập và tính toán s ơ đồ điều hòa không khí: 2.6.1.Xác định h ệ số góc tia c ủa quá trình thay đổi tr ạng thái không khí trong phòng εεεT: Xác nh tr s h s góc tia c a quá trình thay i tr ng thái không khí trong phòng( quá trình th i không khí vào tr ng thái V(I v, d v)trung hòa v i l ng nhi t m th a trong phòng và thay i n tr ng thái T(I T,d T) ),theo úng yêu cu. Ta có công th c là: QT εT = WT trong ó: + Q T: l ng nhi t th a, Q T = 5846 W = 5026,6 kcal/h + W T: l ng m th a, W T = 0,525 kg/h Ngô S D ng  Trang 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5026 6, suy ra: εT = = 9574,5 ,0 525 2.6.2. S ơ đồ tu ần hoàn không khí theo m ột c ấp: 1. Ch n s ơ iu hòa không khí : Ch n s ơ tu n hoàn không khí mt c p là vì tn d ng c nhi t th p trong phòng iu hòa không khí do ó làm gi m c n ng su t l nh do không gian iu hòa không sinh ra ch t c h i. Sơ nguyên lý ho t ng c a h th ng iu hòa không khí ki u tu n hoàn mt c p. 12 1 C N 5 V 7 4 O 6 T T 8 2 9 QT WT 11 10 Hình 2.3 Nguyên lý ho ạt động: Không khí ngoài tr i có tr ng thái N(t N, ϕN) có lu lng L N qua c a hút c a không khí ngoài tr i 1, i vào bu ng hòa tr n 3 , hòa tr n v i l ng không khí tu n hoàn có tr ng thái T(t T, ϕT) có lu l ng L T c hút theo c a gió tu n hoàn 2. Sau khi hòa tr n không khí có tr ng thái C, c x lý nhi t m (làm l nh ,làm khô) trong thi t b x lý không khí 4, t n tr ng thái O, r i c qu t gió 5 ng ng y 6 và h th ng phân ph i khí 7 th i vào phòng c iu hòa 8. Trong phòng 8,l ng không khí th i vào tr ng thái V(t V, ϕV) c th c hiên quá trình trao i nhi t m v i không khí trong phòng có ch a l ng nhi t th a Q T và m th a W T, t bi n i tr ng thái n tr ng thái QT T theo εT= , sau ó mt ph n không khí s dng l i c hút qua mi ng hút WT 9, ng ng hút h i gió hi 10 và qu t gió hi 11(có th không s dng qu t hi này) tu n hoàn v bu n tr n 3. Ph n không khí th a còn l i c th i qua ca th i gió 12 ra ngoài 2. Xác định các tr ạng thái trên đồ th ị I- d: Ngô S D ng  Trang 25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP +Tr ng thái không khí trong phòng làm làm vi c T: o ϕT = 60% , t T = 25 C tra b ng [TL7-tr283] suy ra I T = 13,3 kcal/kg không khí; dT= 12 g/kg không khí khô. + Tr ng thái không khí ngoài tr i N o ϕN = 80,5%, t N = 34,5 C tra b ng theo [TL7-tr283] suy ra IN = 26 kcal/kgkhông khí ; d N = 29 g/kg không khí khô I I N ε T N ϕ = 95% tN C tT T ϕ= 100% Ic I T = = co O V co ns t ns t d Hình 2.4 + H s góc tia: εT = 10983,3 Qua im T trên th ta v ng th ng có h s góc εT và ct ng ϕ = 95% o ti im O ta có tO= 17 C. V i cách phân ph i không khí ki u th i trên xu ng, o o theo [TL6-tr301] ta có ∆tv = t T- tv= 7 ÷ 10 C , ch n t v=17 C. v y ta ch n im O trùng v i im V có Iv= 11,61 kcal/kg.không khí. Xác nh im C nh sau: Tr c tiên c n tính l u l ng không khí trao i c n thi t: Q 5026 6, L = T = = 2413,3 kg/h IT − IV 13 3, −11 ,61 Tính l ng không khí bên ngoài c n thi t th i vào phòng L N: L = L N+ L T Trong ó: + L N: l ng không khí bên ngoài c n thi t th i vào phòng iu hòa. + L V: l ng không khí tu n hoàn. Lng không khí bên ngoài L N c tính d a theo công th c theo [TL6-tr311] nh sau: Ngô S D ng  Trang 26
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Theo yêu c u v snh trong 1 gi cn c p cho m i ng i trong phòng không hút thu c lá mt l ng không khí trong s ch bên ngoài (không khí tơ i ) là (30 ÷ 35) kg/h n u s ng i là n thì lng không khí bên ngoài c n cung c p là: LNyc = (30 ÷ 35) n ,[kg/h] LNyc = 30 × 4 = 120 kg/h Theo [TL6-tr312] ta có: + n u l ng không khí LNyc > 10% L thì ly l ng không khí ngoài c n thi t tính toán L N = L Nyc 1 + n u L N ≤ 10%L thì ly L N = L 10 L 2413 3, ta có 10%L = 2413,3 kg/h.v y L N <10%L suy ra L N = = = 241,33 kg/h 10 10 và LT = L- LN = 2413,3 - 241,33 = 2171,97 kg/h Vy ta có c L N và LT ta d dàng xác nh c im không khí hòa tr n C trên th I- d theo nguyên t c hòa tr n. N i do n NT và chia on NT theo t l CT L L = N ⇒ CT = TN . N . T th [TL7-tr283] ta o c TN = 66 mm TN L L 241 ,33 Suy ra CT = 66 × = 6,6 mm. V y ta xác nh c im 2413 3, C(I c=14[kcal/kg],d c=13,2 g/kg không khí khô) n m trên on TN và cách im T mt kho ng 6,6 mm. N i C v i O ta c quá trình iu hòa không khí cn thi t: N + T = C → O → V → T Trong ó: N + T = C : quá trình hòa tr n không khí gi a không khí bên ngoài tr i tr ng thái N và không khí tu n hoàn tr ng thái T trong bu ng hòa tr n. CO: quá trình x lý làm l nh và làm khô không khí bng thi t b x lý không khí: O ≡ V: quá trình t bi n i tr ng thái không khí do nh n nhi t th a và m th a trong phòng iu hòa theo h góc tia εT • Nng su t l nh c n thi t c a dàn l nh: DL Q 0 = L(I C - IO) ,[kcal/h] L = 2413,3 kg/h IC = 14,5 kcal/kg không khí IO = I V = 11,61 kcal/kg không khí. DL Q 0 = 2413,3 × (14 -11,61 ) = 5767,07 kcal/h = 6689,8 W • Nng su t l nh c a dàn bay h ơi Q 0 là: Ngô S D ng  Trang 27
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Q0 Bao g m n ng su t l nh c a dàn l nh, t n th t ng ng, thi t b và ph n d tr . DL Q0 = 1,05. Q 0 ,theo [TL2-tr92] Q0 =1,05 × 6689,8 =7000 W Vy n ng su t l nh yêu c u thi t k máy l nh h p th dùng cho iu hòa 2 không khí vn phòng làm vi c v i di n tích 35 m là Q 0= 7000 W. Ch ươ ng3: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH MÁY L NH H P TH H2O/BrLi M T C P Ch ơ ng này nh m m c ích xác nh các im nút c a chu trình và xác nh các ph ti nhi t c a các thi t b trao i nhi t c a máy l nh h p th H2O/LiBr mt c p dùng iu hòa không khí. 3.1. Mô hình máy l ạnh h ấp th ụ H2O/ LiBr m ột c ấp + Vì h th ng làm vi c v i chân không r t cao, gi m kh nng không khí lt vào h th ng, gi ng nh các máy l nh h p th H2O/ LiBr th c t tôi không b trí các thi t b riêng r mà b trí kt h p thi t b sinh h ơi, thi t b ng ng t trong cùng m t bình và thi t b bay h ơi, thi t b hp th trong cùng m t bình. Hai bình này có dng ng chùm n m ngang . + Trong h th ng có thi t b hoàn nhi t tn d ng nhi t c a dung d ch t thi t b sinh h ơi v gia nhi t cho dung d ch sau khi ra kh i thi t b hp th nh m m c ích gi m l ng nhi t c p cho thi t b sinh h ơi và gi m l ng n c làm mát t i thi t b hp th . Vì hai môi ch t trao i nhi t u tr ng thái l ng, nên tôi ch n lo i thi t b hoàn nhi t ki u ng l ng ng . Dung d ch c n gia nhi t i trong ng trong, dung d ch c n làm ngu i i trong không gian gi a hai ng. Hai dòng dung d ch c chuy n ng ng c chi u nhau . + Do ngu n gia nhi t có nhi t th p, nên tng hi u qu ca h thng, ngoài thi t b bay h ơi và thi t b hp th dùng ki u t i, tôi c ng dùng thi t b Ngô S D ng  Trang 28
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP sinh h ơi ki u t i nh tn d ng l c c a b ơm dung d ch có sn và b trí thi t b nh hình (2.1). + Ch n môi tr ng gi i nhi t là nc gi ng khoan vì dùng n c gi ng khoan gi m c chi phí u t do không dùng tháp gi i nhi t, qu t gi i nhi t. N c gi ng khoan có nhi t th p h ơn n c th ng nên càng làm gi m nhi t ng ng t tng h s lnh c a chu trình, do h th ng nh nên l ng n c gi ng khoan tiêu hao không l n chi phí vn hành ch là bơm gi ng so v i dùng b ơm và dùng qu t gi i nhi t . Ta dùng n c gi ng khoan gi i nhi t vì nc gi ng khoan có nhi t ô luôn n nh trong c nm(mùa hè và mùa ông) và có nhi t th p h ơn so v i các ngu n n c khác nh nc sông h ,m ng n c thành ph , , theo [TL1- tr7] s dung n c gi ng khoan không tu n hoàn có th ly cao h ơn ho c b ng nhi t trung bình h ng n m (0 ÷1) oC, tra b ng theo[TL2- tr8] ta có nhi t trung bình h ng n m t i à Nng t = 25,6 oC. + Ch n v t li u ch to là inox vì dung d ch LiBr có tính n mòn kim lo i cao. Nó n mòn m nh m thép, ng và hp kim c a ng. + Ch n nhi t ra c a n c t i l nh t m2 .Theo [TL2-tr102] ch t t i l nh là nc thì nhi t bay h ơi c a môi ch t l nh ≥ 5 oC, nhi t sôi ca môi ch t o lnh t 0 th p h ơn nhi t trung bình c a n c t i l nh là 4 ÷ 6 C. Do ó trong o thi t k này ch n nhi t ra c a n c t i l nh là: t m2 =8 C 3.1.1. Mô hình máy l ạnh h ấp th ụ H2O/ LiBr được ch ọn nh ư sau : Nc làm mát TB SH I TB NT Ncgia nhi t ng xi phông TB BH Ch t t i l nh Nc làm mát BT HN TB HT Bơm MTL II Bơm dd m c Ngô S D ng  Trang 29
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.1 . Mô hình máy l ạnh h ấp th ụ H2O/LiBr m ột c ấp TB SH Thi ết b ị sinh h ơi TB HT Thi ết b ị hấp th ụ TB NT Thi ết b ị ng ưng t ụ BT HN Thi ết b ị hồi nhi ệt TB BH Thi ết b ị bay h ơi Bơm MTL Båm mäi cháút laûnh 3.1.2.Nguyãn lyï laìm viãûc maïy laûnh háúp thuû H2O/LiBr mäüt cáúp: Maïy laûnh háúp thuû mäüt cáúp H 2O/LiBr coï nguyãn lyï laìm viãûc nhæ hçnh 1.1,vç coï aïp suáút vaì hiãûu aïp ráút nhoí nãn noï âæåüc bäú trê nhæ hçnh 3.1. Nhæîng thiãút bë chênh âæåüc bäú trê trong hai hçnh truû I vaì II âãø dãø daìng duy trç âäü chán khäng trong hãû thäúng. Bçnh I coï aïp suáút ngæng tuû ,bçnh II coï aïp suáút bay håi. Trong bçnh I coï bäú trê daìn ngæng vaì bäü pháûn sinh håi. Trong bçnh II coï bäú trê daìn bay håi vaì bäü pháûn háúp thuû , giæîa caïc thiãút bë trãn coï âäü chãnh nhiãût âäü âaïng kãø nhæ åí bçnh I laì nhiãût âäü ngæng tuû vaì nhiãût âäü gia nhiãût , åí bçnh II laì nhiãût âäü bay håi vaì nhiãût âäü háúp thuû nhæng khäng cáön caïch nhiãût, vç hãû thäúng coï âäü chán khäng cao laì mäi træåìng caïch nhiãût lyï tæåíng. Næåïc gia nhiãût tæì nguäön nàng læåüng khaïc nhau: nàng læåüng nhiãût màût tråìi, táûn duûng nhiãût nàng thæìa, phãú thaíi, thæï cáúp, reí tiãön nhæ khoïi thaíi, håi trêch âi vaìo bçnh sinh håi (TBSH) âãø gia nhiãût cho dung dëch âáûm âàûc H 2O/LiBr. Håi næåïc sinh ra bay qua daìn ngæng(TBNT), thaíi nhiãût cho næåïc laìm maït vaì ngæng tuû laûi. Dung dëch âáûm âàûc khi máút næåïc tråí thaình dung dëch loaîng vaì âæåüc âæa tråí laûi daìn háúp thuû (TBHT) trong bçnh II, vç voìi phun laìm nhiãûm vuû giaím aïp nãn khäng cáön van tiãút læu âàûc biãût næîa. Næåïc sau khi ngæng tuû åí daìn ngæng (TBNT), seî chaíy qua äúng xi phäng âãø giaím aïp räöi chaíy vaìo daìn bay håi(TBBH). Äúng xi phäng âãø phoìng næåïc cao aïp tæì thiãút bë ngæng tuû âi vaìo thiãút bë bay håi. Ngô S D ng  Trang 30
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Do aïp suáút åí âáy ráút tháúp næåïc bay håi âãø sinh laûnh. Håi næåïc taûo ra åí daìn bay håi (TBBH) seî âæåüc dung dëch loaîng háúp thuû åí thiãút bë háúp thuû (TBHT). Nhiãût læåüng toía ra trong quaï trçnh háúp thuû seî âæåüc næåïc laìm maït láúy âi. Laûnh sinh ra åí daìn bay håi (TBBH),seî âæåüc næåïc taíi laûnh âæa âãún daìn laûnh khäng khê (FCU), khäng khê chuyãøn âäüng cæåîng bæïc qua daìn laûnh khäng khê nhaî nhiãût cho næåïc taíi laûnh chuyãøn âäng cæåîng bæïc trong äúng. Dung dëch âáûm âàûc sau quaï trçnh háúp thuû, âæåüc båm dung dëch båm lãn bçnh sinh håi. Dung dëch loaîng chaíy tæì bçnh sinh håi tråí laûi bçnh háúp thuû. Bçnh häöi nhiãût duìng âãø náng cao hiãûu suáút nhiãût. Åí âáy, dung dëch loaîng âæåüc laìm nguäüi vaì dung dëch âáûm âàûc âæåüc laìm noïng. Næåïc laìm maït âáöu tiãn âi qua bçnh háúp thuû, sau âoï måïi âãún bçnh ngæng do âoï nhiãût âäü ngæng tuû seî cao hån nhiãût âäü háúp thuû mäüt chuït. Nhæng chi tiãút chuyãøn âäüng åí âáy duy nháút laì båm dung dich vaì båm mäi cháút laûnh. Caïc båm naìy yãu cáöu phaíi coï âäü kên vaì âäü chán khäng cao. 3.2.Tênh toaïn chu trçnh maïy laûnh háúp thuû H 2O/BrLi mäüt cáúp: Vç hãû thäúng laìm viãûc våïi âäü chán khäng ráút cao, âãø giaím khaí nàng khäng khê loüt vaìo hãû thäúng. Thiãút bë sinh håi, thiãút bë ngæng tuû âæåüc bäú trê trong cuing mäüt bçnh vaì thiãút bë bay håi, thiãút bë háúp thuû cuîng âæåüc bäú trê trong cuìng mäüt bçnh. Hai bçnh naìy coï daûng äúng chuìm nàòm ngang, næåïc âi trong äúng tæì dæåïi lãn. Så âäö cuía hãû thäúng vaì caïc âiãøm nuït choün theo hçnh(3.1). 3.2.1.Caïc âaûi læåüng âaî biãút . - Phuû taíi laûnh yãu cáöu: Qo= 7KW. - Nhiãût âäü næåïc noïng gia nhiãût: o tH1 = 90 C. Ngô S D ng  Trang 31
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Nhiãût âäü vaìo cuía næåïc giaíi nhiãût thiãút bë o háúp thuû: t W1 =25,6 C. - Nhiãût âäü ra cuía næåïc taíi laûnh: o tm2 = 8 C. 3.2.2.Xaïc âënh nhiãût âäü bay håi t o. Nhiãût âäü bay håi t 0 vaì aïp suáút P 0 åí maïy laûnh háúp thuû phuû thuäüc chuí yãúu vaìo nhiãût âäü næåïc taíi laûnh ra khoíi thiãút bë bay håi t m2 . Âä chãnh lãûch nhiãût âäü (t m2 -t0) âäúi våïi maïy laûnh háúp thuû hiãûn nay thæåìng âæåüc chãú taûo o vaìo khoaíng 3 C. Nãúu âäü chãnh nhiãût âäü (t m2 -t0) nhoí hån seî dáùn tåïi hiãûu suáút cuía chu trçnh q T cao hån (vç ε = 0 = 0 ) nh ng di n tích b mt truy n nhi t c a l TK − T0 thi t b bay h ơi l n h ơn. ó là s la ch n gi a chi phí vn hành và vn u t. - Nhi t bay h ơi:theo [TL 4-tr9] ta có o t0 =t m2 - 3,[ C] o to = 8- 3 =5 C. - Nhi t vào c a n c t i l nh:theo[TL 4-tr9]ta có o tm1 =t m2 +4 ,[ C] o tm1 =8+4 = 12 C o Vy t 0= 5 C tra b ng ‘’ n c và hơi n c bão hòa, theo [TL 5-tr284] P0=0,00872 Bar 3.2.3.Xác định nhi ệt độ ng ưng t ụ: o tK= t W3 + ∆tK, [ C] ti t ki m ngu n n c ta cho n c gi ng khoan vào làm mát thi t b hp th tr c r i a lên làm mát thi t bi ng ng t , do ó nhi t vào c a n c gi i nhi t thi t b ng ng t cng chính là nhi t ra c a nc gi i nhi t thi t b hp th , theo [TL 2-tr158] nhi t nc u vào và u ra chênh nhau (2 ÷6) o tW3 = t W2 =t W1 + ∆tW2 , [ C] o ch n ∆tW2 = 2 C vì nu ch n ∆tW2 ln thì tK ln do ó làm gi m h s lnh c a chu trình 0 tW3 = t W2 = 25,6 + 2 = 27,6 C o tK=27,6 + 7 = 34,6 C o ta ch n ∆tK= 7 C ,[TL3-tr10]. Ngô S D ng  Trang 32
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP o Vy ta ch n t k = 35 C ,tra b ng n c và hơi n c bão hòa, theo [TL5- tr284] PK= 0.0562 Bar 3.2.4.Xác định nhi ệt độ dung d ịch trong bình sinh h ơi: - Nhi t ra c a n c gia nhi t: theo[TL2- tr158]. o tH2 = t H1 - 2 ,[ C] o tH2 = 90 - 2 = 88 C - Nhi t dung d ch trong bình sinh h ơi: theo [TL1- tr108] o th = t H1 - 5 ,[ C] o th = 90 - 5 = 85 C 3.2.5.Xác định các điểm nút: - im 1: Dung d ch m sôi c ra kh i bình h p th . o Là giao im c a hai ng P 0= 0,00872 Bar và tK = 35 C , tra b ng theo [TL1- tr39] ta xác nh c. ξr= 0,43 kgH 2O/kg dung d ch theo công (1.2) ta xác nh c entanpi i1 = 95,4 kj/kg. - im 2:H ơi n c quá nhi t kh i bình sinh h ơi. o Có áp su t P K= 0,0562 Bar và nhi t tK= 85 C. Tra b ng n c ch a sôi và hơi quá nhi t, theo [TL5-tr292] ta xác nh c entanpi i2 = 2620kj/kg . - im 3:Dung d ch loãng sôi ra kh i bình sinh h ơi. o Là giao im c a hai ng P K = 0,0562 Bar và th = 85 C,tra th theo [TL1- tr39] xác nh c. ξa = 0,365 kgH 2O/kg dung d ch theo công (1.2) ta xác nh c entanpi i3= 205,1 kj/kg . - im 4: Dung d ch loãng sôi vào bình h p th . Là giao im c a hai ng P o= 0,00872 Bar và ξa= 0.365 kgH 2O/kg dung dch, - im 5: N c ng ng ra kh i thi t b ng ng t . Là giao im c a hai ng P K= 0,0562 Bar và ξ = 1 kgH 2O/kg dung d ch. Theo công th c (1.17) v i P K= 0,0562 Bar tìm c i 5=145,4kj/kg - im 6: H ơi n c bão hào ra kh i thi t b bay h ơi. Là giao im c a hai ng P o= 0,00872 Bar và ξ = 1 kgH 2O/kg dung d ch. theo cônh th c (1.2) v i P o= 0,00872 Bar tìm c i 6= 2510 kj/kg. *V y ta có vùng kh khí . Ngô S D ng  Trang 33
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ∆ξ = ξr- ξa ,[kgH 2O/kg dung d ch ] ∆ξ = 0,43 - 0,365 = 0.065 kgH 2O/kg dung d ch th a mãn iu ki n ∆ξ > 0. 3.2.6. Xác định l ưu l ượng dung d ịch tu ần hoàn: tính toán l u l ng tu n hoàn c n ph i cân b ng ch t bình h p th ho c bình sinh h ơi. Gi G d là lu l ng kh i l ng qua dàn bay h ơi + Cân b ng môi ch t l nh t i bình sinh h ơi : ξrGr = ξaGa+ 1.G d. + Cân b ng dung d ch và môi ch t l nh: Gr= G a+ G d. trong ó : ξr : n ng ca n c trong dung d ch m c [kgH 2O/kg dung d ch ] ξa : n ng ca n c trong dung d ch loãng [kgH 2O/kg dung d ch ] Gr : l u l ng kh i l ng c a dung d ch m c [ kg/s] Ga : l u l ng kh i l ng c a dung d ch loãng [ kg/s] Gd : l u l ng kh i l ng c a môi ch t l nh (n c) [kg/s] + l u l ng môi ch t l nh c tính theo công th c [TL1- tr40] Qo Gd = ,[kg/s] qo ây q 0 = r(t o) là nhi t n hóa h ơi c a n c nhi t to o r(t o = 5 C) = 2489 kj/kg tra theo [TL5- tr284]. 7 Gd = kg/s 2489 Gd = 0,0028 kg/s suy ra l u l ng khi l ng c a dung d ch m c. 1− ξ a Gr = .G d ,[kg/s] ξ r − ξ a 1− ,0 365 Gr = × 0,0028 = 0,027 kg/s 0,43 − ,0 365 vy l u l ng kh i l ng c a dung d ch loãng là. Ga = G r - Gd ,[kg/s] Ga = 0,027 - 0,0028 = 0,024 kg/s Nh ận xét: • Lu l ng dung d ch tu n hoàn rõ ràngl n h ơn nhi u so v i l u l ng môi ch t l nh tu n hoàn . 3.2.7.Xác định nhi ệt độ ra kh ỏi thi ết b ị hồi nhi ệt: Ngô S D ng  Trang 34
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + t 1,t 1’ : Nhi t vào và ra c a dung dich m c: t1= t k + t 3, t 3’ :Nhi t vào và ra c a dung d ch loãng: t 3= t h Theo [TL1- tr46], chênh nhi t cc ti u ∆tmin nm u l nh c a thi t b hi nhi t c xác nh là: o t3’ = t 1+∆tmin =t K + 10 ( ∆tmin =10 C) o t3’ = 35 + 10 = 45 C - Ph ti nhi t c a thi t b hi nhi t: Qhn = G a.C pa (t 1’ - t1) = G r .C pr (t 3 - t3’ ) Cpa : Nhi t dung riêng ng áp c a dung d ch loãng Cpr : Nhi t dung riêng ng áp c a dung d ch m c Theo công th c (1.3) ta có Cpr = 3,657 kj/kg Qhn = 0,024 × 3,657 × (85 - 45) = 3,5 KW Qhn Suy ra: t 1’ = + t 1 Ga .C pa Theo công th c (1.3) ta có Cpa = 3,71 kj/kg 5,3 o t1’ = + 35 = 74 C ,0 024 × 3,71 3.2.8.Chu trình máy l ạnh h ấp th ụ H2O/LiBr m ột c ấp: lgP 5 3 PK 2 sinh h ơi ξ=1 ξr 0 ξ P 6 a 1 4 hấp th ụ 0 K H Hình 1/T3.2 .Chu trình máy1/T l ạnh h ấp th ụ H2O/LiBr1/T m ột c 1/Tấp. 3.2.9.L ập b ảng thông s ố các điểm nút: im Tr ng thái t P ξξξ i o [ C] [Bar] [kgH 2O/kgd [kj/kg ] d] 1 Dung d ch m c sôi ra kh i bình h p 35 0,0087 0,43 95,4 Ngô S D ng  Trang 35
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP th 1’ Dung d ch m c sôi ra kh i bình h i 74 0,0087 0,43 181,1 nhi t 2 Hơi n c bão hòa khô ra kh i bình sinh 72 0,0562 0,43 2660 hơi 3 Dung d ch loãng sôi ra kh i bình sinh h ơi 85 0,0562 0,365 205,1 3’ Dung d ch loãng quá lnh ra kh i bình h i 45 0,0562 0,365 117,1 nhi t ( xem g n úng dung d ch là sôi) 4 Dung d ch loãng sôi vào bình h p th 45 0,0087 0.365 121,5 5 Nc ng ng ra kh i thi t b ng ng t 35 0,0562 1 145,4 6 Hơi n c bão hòa ra kh i thi t b bay h ơi 5 0,0087 1 2510 3.2.10.Xác định ph ụ tải c ủa các thi ết b ị: - Thi t b hp th : Q a = G d.i 6 + G a.i 3’ - Gr.i 1 Qa = 0,0028 × 2510 + 0,024 × 117,1- 0,027 × 95,4 = 7.26 KW - Thi t b ng ng t : Q K = G d.(i 2- i5) QK = 0,0028 × (2660 - 145,4) = 7,04KW - Thi t b sinh h ơi: Q H = G d.i 2 + G r.i 3 - Ga.i 1’ QH = 0,0028 × 2660 + 0,027 × 205,1 - 0,024 ×181,1 = 8,64 KW - Thi t b hi nhi t: Q hn = 3,5 KW 3.3.Xác định h ệ số làm l ạnh: Q 7 ζ = o = = 0,98 QH 7,13 Ch ươ ng 4: TÍNH CÁC THI T B CA MÁY L NH H P TH H2O/LiBr M T C P Ngô S D ng  Trang 36
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ch ơ ng này nh m m c ích xác nh di n tích truy n nhi t c a các thi t b trao i nhi t c a máy l nh h p th H2O/LiBr m t c p dùng trong iu hòa không khí. 4.1.Thi ết b ị bay h ơi và hấp th ụ: 4.1.1.Tính di ện tích trao đổi nhi ệt c ủa thi ết b ị bay h ơi: Nguyên lý làm vi c: Môi ch t l nh (n c) sau khi ch y qua ng mao gi m áp su t r i ch y vào dàn bay h ơi do áp su t ây th p h ơn thi t b ng ng t và nh n nh t c a n c t i l nh nên môi ch t l nh bay h ơi. N c t i l nh chuy n ng c ng b c trong ng và nh nhi t cho môi ch t l nh sôi màng do bơm t i liên t c bên ngoài ng. Trong thi t k này các ng trao i nhi t c làm b ng inox ng kính trong d t= 0,009 m ng kính ngoài d n= 0,011 m mäi cháút laûnh vaìo A Næåïc taíi laûnh âi ra Næåïc taíi laûnh Dung dëch loaîng âi vaìo âi vaìo Næåïc laìm maït âi ra A Næåïc laìm maït âi vaìo Dung dëch âáûm âàûc âi ra Ngô S D ng  Trang 37
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP A-A Hình 4.1. Thi ết b ị bay h ơi và hấp th ụ ki ểu ống v ỏ nằm ngang. Ph ti nhi t c a thi t b bay h ơi: Qo = G n .C pn . (t n1 - tn2 ). Qo = K o .F o .∆ttbo ,[kw] Trong ó: • Gn: L u l ng kh i l ng c a n c t i l nh [kg/s]. • Cpn : Nhi t dung riêng ng áp c a n c t i l nh [kj/kg. ]. o • tn1 , tn2 : Nhi t vào và ra c a n c t i l nh [ C]. 2 • Fo: Di n tích truy n nhi t c a thi t b bay h ơi [m ]. o • ∆ttbo : chênh nhi t trung bình [ C]. • K0: H s truy n nhi t c a thi t b bay h ơi( ng tr ơn nên xem nh ph ng) [w/m 2.] Q0 = 7 KW Cpn = 4,186 kj/kg. o tn1 = t o+7 , t n1 = 5 + 7 = 12 [ C] theo [TL4-tr9] o tn2 = t o+3 , t n2 = 5 + 3 = 8 [ C] theo [TL4-tr9] Vy suy ra l u l ng kh i l ng c a n c t i l nh: Q0 Gn = ,[kg/s] C pn .( tn1 − tn2 ) 7 Gn = = 0,4 kg/s ,4 186 .( 12 − )8 chênh nhi t trung bình: t − t ∆t = n1 n2 ,[ oC] tb0 t − t ln n1 0 tn2 − t0 Ngô S D ng  Trang 38
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 12 − 8 ∆t = = 4,72 oC tb0 12 − 5 ln 8 − 5 H s truy n nhi t: K = 1 0 1 δ 1 + ∑ i + α n λi α 0 Vi: δ - ∑ i : Nhi t tr ca các ch t b n và ca vách ng. λi δ Trong tính toán này giá tr ∑ i c ch n theo [TL4-tr9] ta c λi δ ∑ i = 0 0001433m 2. /W λi αn : H s ta nhi t c a n c t i l nh, n c t i l nh chuy n ng c ng bc trong ng , h s ta nhi t c tính theo [TL4-tr9]: 0,8 0,2 2 αn = 1780. ωn / d t0 ,[w/m .] + d t0 : ng kính trong c a ng trao i nhi t c a thi t b bay 2 2 hơi,[ m ] , trong thi t k này ch n d t0 =0,009 m . + ωn : T c ca n c t i l nh 4Gn ωn = 2 , [m/s] ρ.n0 .π.dt0 ρ: Kh i l ng riêng c a n c t i l nh, ρ = 1000 kg/m 3 n0: S ng trong m t hành trình (ch n theo[TL4-tr9] ωn = 1,5 m/s , tính ra n 0, r i làm tròn s n0 và tính ng c l i ωn) 4Gn n0 = 2 ,[ ng] ωn .ρ.π.dt0 4× 4,0 n0 = = 4,19 ch n n 0 = 4 ng 5,1 ×1000 ×π × ,0 009 2 4 × 4,0 suy ra ωn = =1,57 m/s 1000 ×1×π × ,0 009 2 Vy h s ta nhi t c a n c t i l nh 0,8 0,2 2 αn= 1780 × 1,57 /0,009 = 6550,75 W/m . Ngô S D ng  Trang 39
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - α0: H s ta nhi t c a môi ch t l nh (n c), h ta nh t khi sôi do dòng môi ch t l nh c t i ch y màng trên b mt ng chùm n m ngang: δ 0 0,46 λ0 2 α0 = 1,03(Re 0.Pr 0. ) . ,[W/m .] L0 δ 0 Γ0 6,0 Tiêu chu n Re 0 c xác nh nh sau: Re 0= = −6 = 387,8 µ0 1547 .10 + Γ0: M t ti n c , Γ0 = (0,417 ÷ 0,83) kg/m.s ,ch n Γ0= 0,6 kg/m.s π.d n0 + L 0= ; d n0 : ng kính ngoài c a ng trao i nhi t ch n 2 π × ,0 011 dn0 = 0,022 m. Suy ra L 0 = = 0,017m. 2 .3ν 0 .Γ0 + δ0 = 1,27. 3 : dày l p màng m ng c a môi ch t l nh ,[m] .2 g.ρ0 2 2 3 2 Trong ó : λ0[w/m. ], µ0[Ns/m ], ν0[m /s], ρ0[kg/m ],g[m/s ], Pr 0: h s dn nhi t , nh t n l c h c, nh t ng h c, kh i l ng riêng, gia t c tr ng tr ng,Pr ng(Pr = µ.C p/λ) c a môi ch t l nh (n c nhiêt t0). o Tra b ng thông s vt lý ca n c trên ng bão hòa v i t 0 = 5 C , theo [TL5-tr330] ta có -2 - λ0 = 56,2.10 W/m. -6 2 - µ0 = 1547.10 Ns/m -6 2 - ν0 = 1,547.10 m /s 3 - ρ0 = 999,8 kg/m - Pr 0= 11,6 - Cp0 = 4.2 kj/kg. Suy ra : −6 3× ,1 547 .10 × 6,0 -3 δ0 = 1,27 × 3 = 0,66.10 m 2 × 8,9 × 999 8, Suy ra h s ta nhi t c a môi ch t l nh α0 là: −3 −2 0,66.10 0,46 56 ,2.10 2 α0 = 1,03 ×(387,8 ×11,6 × ) × = 9428,[W/m .] ,0 017 0,66.10−3 Suy ra h s truy n nhi t c a thi t b bay h ơi là: K = 1 = 2487,4W/m2 0 1 1 + ,0 0001433 + 6550 ,75 9428 Ngô S D ng  Trang 40
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP • Vy di n tích truy n nhi t c a thi t b bay h ơi là: Q0 7000 2 F0 = = = 0,6 m K 0 .∆ttb 0 2487 4, × 4,72 4.1.2.Tính toán thi ết k ế thi ết b ị sinh h ơi: Ch n các thông s kt c u: Các ng c b trí trên m t sàng theo nh c a tam giác u. - bc ng ngang : theo[TL1- tr86] S = 1,3d n0 = 1,3 × 0,011 = 0,0143m - di n tích xung quanh c a ng trao i nhi t ng v i chi u dài l 0=1,2 m 2 Fxq0 = π.d n0 .l 0 = π × 0,011 × 1,2 = 0,041 m - tng s ng c a thi t b bay h ơi F0 6,0 N0= = = 14,6 ng, ch n N 0 = 16 ng Fxq 0 ,0 041 4.1.3.Tính di ện tích trao đổi nhi ệt c ủa thi ết b ị hấp th ụ: Nguyên lý làm vi c: Hơi n c c t o ra dàn bay h ơi s c dung d ch loãng h p th thi t b ph n h p th , trong quá trình h p th nhi t lng t a ra s c n c làm mát l y i. N c làm chuy n ng c ng b c trong ng, nh n nhi t h p th ca dung d ch loãng c t i t nhiên thành màng bên ngoài ng. Trong thi t k này các ng trao i nhi t c làm b ng inox có ng kính trong d ta = 0,015 m ng kính ngoài d na = 0,017 m Ph ti nhi t c a thi t b hp th Qa = G d . i 6+ G a’ .i 3’ - Gr . i 1 , [W] Qa = G w .C pw .(t w2 - tw1 ) , [W] Qa = K a.F a.∆ttba , [W] Trong ó: • i6: Entanpi c a h ơi n c b o hòa khô ra kh i thi t b bay h ơi t0 ,[kj/kg] • i3’ , i 1 : Entanpi c a dung ch vào và ra kh i thi t b hp th ,[kj/kg] • Gw: L u l ng kh i l ng c a n c làm mát thi t b hp th ,[kg/s] • Cpw : Nhi t dung riêng ng áp c a n c làm mát thi t b hp th ,[kj/kg. ] o • tw1 ,t w2 : nhi t vào và ra c a n c làm mát ,[ C] 2 • Fa : Di n tích truy n nhi t c a thi t b hp th ,[m ] o • ∆ttba : chênh nhi t trung bình ,[ C] • Ka : H s truy n nhi t c a thi t b hp th ,[W/m 2.] Ta có : Ngô S D ng  Trang 41
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Qa = 7,26KW Cpw = 4,186 kj/kg. o tw1 = 25,6 ≈ 26 [ C] o tw2 = ( t w1 + 2 ) [ C] theo [TL4-tr10] o tw2 = 26 + 2 = 28 C Suy ra : Qa Gw= ,[kg/s] C pw (tw2 − tw1 ) 7,26 Gw = = 0,867kg/s ,4 186 × ()28 − 26 Xem g n úng nhi t dung d ch trong bình h p th là không i và bng nhi t ng ng t nên ta có: t − t 28 − 26 ∆t = w2 w1 = tba t − t 35 − 26 ln K w1 ln t K − tw2 35 − 28 o ∆ttba = 7,96 C K = 1 ,[W/m 2.] a 1 δ 1 + ∑ i + α a λi α w1 Vi: δ - ∑ i : Nhi t tr ca các ch t b n và ca vách ng. Trong tính toán này theo λi δ [TL4-tr10] giá tr ∑ i c ch n b ng 0,000568 m 2 λi • αa: H s ta nhi t c a dung d ch theo[TL4-11] , h s ta nhi t t màng c a dung d ch n thành ng n m ngang: δ a 0,46 λa αa= 1,03 × (Re a.Pr a. ) . La δ á Γa tiêu chu n Re a c xác nh nh sau:Re a = µá Ga Γa = : m t ti n c,[kg/m.s] Ba Ba: B mt t i vì ng n m ngang nên B a= 2.l a.N a la : Chi u dài on ng ,[m] Na: S cm ng th ng ng Suy ra B a = 2 × 1,2 × 4 = 9, 6 m Ngô S D ng  Trang 42
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ,0 024 Suy ra Γa = = 0,0025 kg/m.s 6,9 π.d na + L a= ; d na : ng kính ngoài c a ng trao i nhi t ,[m] 2 π × ,0 017 suy ra L a= = 0,0267 m 2 .3ν a .Γa + δa= 1,27. 3 : dày c a l p màng m ng c a dung d ch loãng , [m] .2 g.ρ a trong ó: o Cp: nhi t dung riêng c a dung d ch loãng nhi t tk=35 C , theo công -5 th c (1.3), C p= 3,6371- 0,029 × 0,365 + 1,4285714.10 × (65 × 35 + 30 × × 0,365 - 0,365 ×35) = 3,66 kj/kg. o λa: h s dn nhi t c a dung d ch loãng nhi t tk=35 C ,theo công -2 -5 2 th c (1.6) λa = - 3,5552933 + 3,407759.10 × 308 - 9,381419.10 × 308 + + 8,834924.10 -8 × 308 3 - 0,03456 = 0,588 W/m. , v i A( ξ) = 0,4923607 × 0,365 - 0,422476.10 -2 × 308 × 0,365 + 5,658527.10 -6 × 308 2 × 0,365 - - 0,1522615 × 0,365 2 - 1,730562.10 4 × 308 × 0,365 2 + 1,895136 × 0,365 3 A( ξ) = - 0,03456 o µa: nh t ng l c h c c a dung d ch loãng nhi t tk = 35 C, theo công th c (1.9) µa= (1,87930 - 0,025765 × 0,365 + 0.035 × 35 + 0,0004 × 0,365 169 ,263 ,6 989 ,0 365 × 35 + − + × ) × 10 -3 = 0,001782 N.s/m 2 35 + 223 ,95 − 363 × ,0 365 o ρa: kh i lng riêng c a dung d ch loãng nhi t tk= 35 C, theo công 2 th c (1.5) ρa= 1049 + 53,54 × 0,04218 - 0,718 × 0,04218 - 35 × (0,584 - 5,7.108 - 0,0146 × 0,04218) - = 1011,3 kg/m 3, (35 + 273 ,15)3 0,43 vi: m =11,514 × = 0,04218 100 − 0,43 o νa: nh t ng h c c a dung d ch loãng nhi t tk= 35 C , νa= 1,782.10 -6 m2/s o Pr a:tiêu chu n Pr ng c a dung d ch loãng nhi t tk=35 C, −6 3 µ.C p 1178 .10 × 3,66.10 Pr a = = = 7,33 λ ,0 588 Suy ra dày c a l p màng m ng c a dung d ch loãng. −6 3× ,1 782 .10 × ,0 0025 -4 δa= 1,27 × 3 = 1,1.10 m 2 × 8,9 ×1011 3, Ngô S D ng  Trang 43
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Re = ,0 00375 = 2,1 ,0 001782 −4 1,1.10 0,46 ,0 588 Vy suy ra αa= 1,03 × (2,1 × 7,33 × ) × = 1548,23 ,0 0267 1,1.10−4 W/m 2. • αw1 : H s ta nhi t c a n c làm mát , theo [TL4- tr11] , n c làm mát chuy n ng c ng b c trong ng h s ta nhi t c tính b ng: 0,8 0,2 2 αw1 = 1780. ωw1 /d ta ,[W/m .] 4Gw ωw1 : T c ca n c làm mát : ωw1 = 2 ρ.na .π.d ta ρ: kh i l ng riêng c a n c làm mát, ρ = 1000 kg/m 3 na: s ng trong m t hành trình(ch n [TL-tr] ωw1 = 1,5 m/s ,tính ra n a, r i làm tròn n avà tính ng c l i ωw1 ) .4 Gw 4× ,0 867 na = 2 = 2 = 3, 27 ng ρ.ωw1.π.dta 1000 × 5,1 ×π × ,0 015 ch n n a = 3 ng .4 Gw 4 × ,0 867 suy ra ωw1 = 2 = 2 = 1,62 m/s. ρ.na .π.d ta 1000 × 3×π × ,0 015 0,8 0,2 2 Suy ra αw1 =1780 × 1,62 /0,015 = 6064,76 W/m . Suy ra K = 1 = 725,27 W/m 2. a 1 1 + ,0 000568 + 1548 ,23 6064 ,76 Vy suy ra di n tích truy n nhi t c a thi t b hp th là: 3 Qa 7,26.10 2 Fa= = = 1,26 m K a × ∆ttba 725 ,27 × 7,96 4.1.4.Tính toán thi ết k ế thi ết b ị hấp th ụ: Ch n các thông s kt c u: Các ng c b trí trên m t sàng theo nh c a tam giác u. - bc ng ngang [TL1-tr86]: S = 1,3.d na = 1,3 × 0,017 = 0,022m - di n tích xung quanh c a ng trao i nhi t ng v i chi u dài l a= 1,2 m 2 Fxqa = π.d na .l a= π × 0,017 × 1,2 = 0,064 m - tng s ng c a thi t b bay h ơi Fa 1,26 Na= = = 19,7 ng , ch n N a= 20 ng Fxqa ,0 064 Ngô S D ng  Trang 44
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP • Vy ng kính c a bình ch a hai thi t b bay h ơi và hp th : m: T ng s bc ng l n nh t tính theo ph ơ ng ngang, m=10 ng D = m × S D = 10 × 0,022 = 0,22 m 4.2.Thi ết b ị ng ưng t ụ và sinh h ơi: 4.2.1.Tính di ện tích trao đổi nhi ệt c ủa thi ết b ị ng ưng t ụ: Nguyên lý làm vi c: H ơi môi ch t t thi t b sinh h ơi i vào bình sinh h ơi và nhã nhi t cho n c làm mát chuy n ng c ng b c trong ng và ng ng t li thành l ng cao áp . ng trao i nhi t c a thi t b ng ng t c làm b ng inox Có ng kính trong d tK = 0,015 m Có ng kính ngoài d nK = 0,017 m Dung dëch âáûm âàûc âi vaìo AÏp kãú A næåïc laìm Næåïc gia maït âi ra nhiãût âi ra Næåïc gia næåïc laìm nhiãût âi vaìo maït âi vaìo A Dung dëch M äi cháút laûnh loaîng âi ra ngæng tuû Dung dëch âáûm âàûc âi vaìo A-A Mäi cháút laûnh Dung dëch ngæng tuû loaîng âi ra Hình4.2.Thi ết b ị sinh h ơi và ng ưng t ụ ống v ỏ nằm ngang. Ph ti nhi t c a thi t b ng ng t : QK=7,04 KW Ngô S D ng  Trang 45
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP QK= G w.C pw .(t w4 -tw3 ) ,[KW] QK= K K.F K.∆ttbK ,[KW] Trong ó: Gw: L u lng kh i l ng c a n c làm mát thi t b ng ng t , c ng chính là lu l ng kh i l ng c a n c làm mát thi t b hp th . Gw= 0,867 kg/s Cpw : Nhi t dung riêng ng áp c a n c làm mát,C pw = 4,186 kj/kg. tw3 , t w4 : Nhit vào và ra c a n c làm mát , do n c làm mát thi t b hp th tr c r i n làm mát thi t b ng ng t nên nhi t vào c a n c làm o o mát thi t b hp th tw3 = t w2 = 27,6 C, theo [TL1-tr83]ta có ∆tw= 6 C nên o tw4 = t w3 + ∆tw= 27,6 + 6 = 33,6 C t w3 + tw4 27 6, + 33 6, tK: Nhi t ng ng t theo [TL4-tr12] t K= + 5 = + 5 2 2 o tK= 35,6 C 2 FK: Di n tích truy n nhi t c a thi t b hp th ,[m ] ∆ttbK : chênh nhi t trung bình . KK: H s truy n nhi t c a thi t b ng ng t (ng tr ơn xem nh vách ph ng) t − t 33 6, − 27 6, • ∆t = w4 w3 = = 4,33 oC tbK t − t 35 6, − 27 6, ln K w3 ln t K − tw4 35 6, − 33 6, 1 • K = K 1 δ 1 + ∑ i + α K λi α w2 Vi: δ + ∑ i :Nhi t tr ca các ch t b n và ca vách ng.Trong tính toán này λi δ theo [TL4-tr12] giá tr ∑ i c ch n b ng 0,00026 m 2./W λi + αw2 : H s ta nhi t c a n c làm mát, theo [TL4-tr12],n c làm mát chuy n ng c ng b c trong ng , h s ta nhi t c tính b ng: 8,0 1780 .ωw2 2 αw2 = 2,0 ,[W/m .] dtK + d tK : ng kính trong c a ng trao i nhi t thi t b ng ng t + ωw2 : T c nc làm mát c a thi t b ng ng t cng chính b ng t c ca n c làm mát thi t b hp th , nên ωw2 = ωw1 = 1,62 m/s Ngô S D ng  Trang 46
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Do ó s ng trong m t hành trình là: 4Gw 4× ,0 867 nK = 2 = 2 = 3 ng , n K= 3 ng ρ w .ωw2 .π.dtK 1000 ×1,62 ×π × ,0 015 3 ρw: kh i l ng riêng c a n c làm mát, ρw=1000 kg/m • Suy ra h s ta nhi t c a n c làm mát là: 8,0 1780 ×1,62 2 αw2 = = 6064,76 W/m . ,0 015 2,0 + αK: H s ta nhi t c a h ơi môi ch t l nh (n c) ,theo [TL4-tr12],h s ta nhi t c a h ơi môi ch t ng ng t trên b mt chùm ng n m ngang c tính theo công th c: 3 2 1 rK .λK .g.ρ K − 4 6 αK= 0,72 × .nK µ K .d nK .∆ta + r K, λK, ρK, µK: Nhi t n hóa h ơi, h s dn nhi t, kh i l ng riêngvà nh t ng l c h c c a n c ng ng áp su t ng ng t PK= 0,0562 Bar. - Theo [TL5-tr284], r K= 2418 kj/kg -2 3 - Theo [TL5-tr330], λK= 62,65.10 W/m. , ρK= 993,95 kg/m , -6 2 µK = 727,4.10 Ns/m . + d nK : ng kính ngoài c a ng trao i nhi t. + n K: S ng trao i nhi t theo chi u th ng ng trong m t dãy ng. Ch n n K = 4 ng + ∆ta = t K- tv : chênh nhi t ng ng t và nhi t vách ngoài c a ng. Để gi ải bài toán này ta dùng ph ươ ng pháp l ặp a/ M t dòng nhi t v phía n c làm mát có k n nhi t tr ca vách − t − t q = v w 1 1 δ + ∑ i α w2 λi Coi chênh nhi t trung bình ∆ttbK là chênh gi a nhi t ng ng t và − nhi t trung bình c a n c làm mát t w : − − − ∆ttbK = t K- t w = ( tK - tv) + (t v- t w ) = ∆ta + (t v - t w ) ∆t − ∆t δ tbK a ∑ i Suy ra: q 1= 1 δ , trong thi t k này giá tr λ c ch n b ng + ∑ i i α w2 λi 0,00026 m 2/W Ngô S D ng  Trang 47
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4,33 − ∆ta 2 Suy ra: q 1= 1 ,[W/m ] + ,0 00026 6064 ,76 b/M t dòng nhi t v phía môi ch t l nh i v i b mt trong: 3 2 1 − d nK rK .λK .g.ρ K d nK 0,75 4 6 2 q2= αK.∆ta. =0,72. × nK . .∆ta ,[W/m ] dtK µ K .d nK d tK 3 2 3 2 1 − − 2481 .10 × (62,65.10 ) × 8,9 × 993 ,95 6 ,0 011 −0,75 2 q2= 0,72 × 4 × 4 × × ∆t ,[W/m ] 727 ,4.10−6 × ,0 011 ,0 009 a 0,75 2 q2= 20473 × ∆ta ,[W/m ] 4,33 − ∆t ch n nh ta có : q =q ⇔ a 17215,8 × ∆t −0,75 (*) 1 2 1 = a + ,0 00026 6064 ,75 q − q Gi i ph ơ ng trình (*) b ng phơ ng pháp l p v i sai s 1 2 < 0,02% q1 o q1 − q2 Vi ∆ta= 3 C ta có = 0,014% < 0,02% th a mãn iu ki n q1 3 −2 3 2 2481 .10 × (62,65.10 ) × 8,9 × 993 ,95 − 6/1 Suy ra αK= 0,72 × 4 × 4 727 ,4.10−6 × ,0 011 × 3 2 αK = 12728 W/m . 1 • Suy ra K = = 1986,27 W/m 2. K 1 1 + ,0 00026 + 12728 6064 ,76 • Vy suy ra di n tích truy n nhi t c a thi t b ng ng t FK là: 3 QK 7,04.10 2 FK= = ,[m ] K K .∆ttbK 1986 ,27 × 4,33 2 FK= 0,82 m 4.2.2.Tính toán thi ết k ế thi ết b ị ng ưng t ụ: Ch n các thông s kt c u: Các ng c b trí trên m t sàng theo nh c a tam giác u. - bc ng ngang [TL1-tr86]: S= 1,3d nK = 1,3 ×0,017 = 0,022 m - di n tích xung quanh c a ng trao i nhi t ng v i chi u dài l a=1,2 m 2 FxqK = π.d nK .l K = π × 0,017 × 1,2 = 0,064 m - tng s ng c a thi t b ng ng t Ngô S D ng  Trang 48
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP FK 0,82 NK = = = 12,8 ng , ch n N K= 13 ng FxqK ,0 064 4.2.3.Tính di ện tích trao đổi nhi ệt c ủa thi ết b ị sinh h ơi: Nguyên lý làm vi c: Nc nóng t ngu n gia nhi t chuy n ng c ng b c trong ng trao i nhi t c a thit b sinh h ơi , truy n nhi t cho dung d ch m c sôi màng do b ơm t i liên t c bên ngoài ng. Ôúng trao i nhi t c làm b ng inox, có ng kính trong d tH = 0,02 m ng kính ngoài d nH = 0,022 m. Ph ti nhi t c a thi t b sinh h ơi: QH= 8,64 KW QH= G H .C pH .(t H1 -tH2 ) ,[KW] QH= K H.F H.∆ttbH ,[KW] Trong ó: GH: L u l ng kh i l ng c a n c gia nhi t thi t b sinh h ơi ,[kg/s] CpH : Nhi t dung riêng ng áp c a n c gia nhi t ,C pH = 4,186 kj/kg. tH1 ,t H2 : Nhi t vào và ra c a n c gia nhi t ,theo m c 3.1.1,ta có o o tH1 = 90 C.theo m c 3.1.4,ta có tH2 = 88 C. 2 FK: Diên tích truy n nhi t c a thi t b sinh h ơi ,[m ]. o ∆ttbH : chênh nhi t trung bình ,[ C]. 2 KH: H s truy n nhi t c a thi t b sinh h ơi ,[W/m .]. th: nhi t dung d ch âm c trong bình sinh h ơi, o ta có th= 85 C. QH 8,64 suy ra: G H= = = 1,03 kg/s. C pH .( t H1 − tH 2 ) ,4 186 × (90 − 88 ) t − t 90 − 88 • ∆t = H1 H 2 = = 3,9 oC tbH t − t 90 − 85 ln H1 h ln t H 2 − th 88 − 85 1 • K = H 1 δ 1 + ∑ i + α H λi α h Vi: δ + ∑ i : Nhi t c a các ch t b n và ca vách ng ,[m 2/W] λi δ trong thi t tính toán này ,theo[TL4-tr14] giá tr ∑ i c ch n b ng λi 0,000568 m 2./W Ngô S D ng  Trang 49
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2 + αH: H s ta nhi t c a n c gia nhi t,[W/m .ô],theo [TL4-tr14], nc gia nhi t chuy n ng c ng b c trong ng, h s ta nhi t c tính b ng 8,0 1780 .ωH 2 αH = 2,0 ,[W/m .] dtH - ωH: t c chuy n ng c a n c gia nhi t , [m/s] 4GH ωH = 2 ,[m/s] ρ H .nH .π.dtH 3 - ρH: Kh i l ng riêng c a n c gia nhi t, ρH= 1000 kg/m - dtH : ng kính trong c a ng trao i nhi t, [m]. - nH: S ng trong m t hành trình,(ch n theo [TL4-tr9] ωH = 1,5 m/s, tính ra nH ri làm tròn n H và tính ng c l i ωH .4 GH 4×1,03 nH = 2 = 2 = 2,18 ng ρ H .ωH .π.d tH 1000 × 5,1 ×π × 0,02 ch n n H = 2 ng .4 GH 4×1,03 suy ra ωH= 2 = 2 = 1,6 m/s ρ H .nH .π.dtH 1000 × 3×π × 0,02 Vy h s ta nhi t c a n c gia nhi t là: 8,0 1780 × 6,1 2 αH= = 5669,04 W/m . 0,02 2,0 + αh: H s ta nhi t c a dung d ch khi sôi do c t i ch y màng trên b mt ng chùm n m ngang, theo [TL4-tr14] , ta có: δ h 0,46 λh 2 αh=1,03(Re h.Pr h. ) . ,[W/m .] Lh δ h Γh Tiêu chu n Re h c xác nh nh sau: Re h = δ h Gr + Γh: M t ti n c,[kg/m.s]. Γh= Bh + B h: B mt t i, ng chùm n m ngang nên B h= 2.l h.N h - lh: Chi u dài ng, l h= 1,2 m - Nh: S cm ng th ng ng, N h= 4 c m .3ν h .Γh - δh=1,27 × 3 : dày c a l p màng m ng c a dung d ch m c, .2 g.ρ h [m] Trong ó : Ngô S D ng  Trang 50
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP o + λh: H s dn nhi t c a dung d ch m c nhi t th= 85 C , -6 theo công th c (1.7) ta có, λh = - 8,8574733 + 6,973969.10 × 358- -1,694229.10 -4 × 358 2 + 13,689024.10 -8 × 358 3 - 0,01576 = 0,66 W/m. vi A( ξ) = 0,4923607 × 0,43 - 0,422476.10 -2 × 328 × 0,43 + + 5,658527.10 -6 × 328 2 × 0,43 - 0,1522615 × 0,43 2 - 1,730562.10 4 × 328 × × 0,43 2 + 1,895136 × 0,43 3 = - 0,01576 + µh: nh t ông l c h c c a dung d ch m c nhi t o th= 85 C , theo công th c (1.9) ta có, µh=  −169 ,263 + ,6 989 × 0,43  − ,0 5707 + ,0 009235 × 0,43 +  ×10 −3 = 797.10 -6 N.s/m 2  85 + 223 ,95× 0,43  o + νh: nh t ng h c c a dung d ch m c nhi t th= 85 C , -6 2 theo công thc ( µ = ρ.ν ) ta có, νh= 0,797.10 m /s o + ρh: Kh i l ng riêng c a dung d ch m c nhi t th= 85 C , 2 theo công th c (1.5) ta có, ρh=1049 + 53,54 × 0,0497 - 0,718 × 0,0497 - 5,7.108 - 85 × (0,584 - 0,0146 × 0,0497) - = 989,7 kg/m 3, (85 + 273 ,15)3 0,43 vi: m = 11,514 × = 0,0497 100 − 0,43 o + C ph : Nhi t dung riêng c a dung d ch m c nhi t th= 85 C , -5 theo công th c (1.3) ta có, C ph = 3,6371- 0,029 × 0,43 + 1,4285714.10 × × (65 × 85 + 30 × 0,43 - 0,43 × 85) = 3,7 kj/kg. o + Pr h: Tiêu chu n Pr ng c a dung d ch m c nhi t th= 85 C µ.C p , theo công th c (Pr = ) ta có,Pr h = 4,47 λ Suy ra: Bh = 2 × 1,2 × 4 = 9,6 m ,0 027 -3 Γh= = 2,8.10 kg/m.s 6,9 −6 −3 3× ,0 797 .10 × 2,8.10 -3 δh= 1,27 × 3 = 0,09.10 m 2× 8,9 × 989 7, π.d nh π × ,0 022 Lh= = = 0,0345 m 2 2 −3 Re = 4,2.10 5,27 797 .10 −6 Ngô S D ng  Trang 51
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP −3 0,09.10 0,46 0,66 2 αh= 1,03 ×(5,27 ×4,47 × ) × = 2093,47 W/m . ,0 0345 0,09.10−3 K = 1 = 818,28 W/m 2. h 1 1 + ,0 000568 + 5669 ,04 2093 ,47 Vy suy ra diên tích trao i nhi t c a thi t b sinh h ơi là: 3 8,64.10 2 Fh= = 2,7 m 818 ,28× 9,3 4.2.4.Tính toán thi ết k ế thi ết b ị sinh h ơi: Ch n các thông s kt c u: Các ng c b trí trên m t sàng theo nh c a tam giác u. - bc ng ngang[TL1-tr86] : S = 1,3d nh = 1,3 × 0,022 = 0,0286 m - di n tích xung quanh c a ng trao i nhi t ng v i chi u dài l a=1,2 m 2 Fxqh =π.d nh .l h= π × 0,022 × 1,2 = 0,083 m - tng s ng c a thi t b sinh h ơi Fh 7,2 Nh= = = 32,53 ng , ch n N a= 32 ng Fxqh ,0 083 • Vy ng kính c a bình ch a hai thi t b sinh h ơi và ng ng t : m: T ng s bc mg l n nh t tính thêo ph ơ ng ngang, m =9 ng D= m × S D= 9 × 0,0286 =0,257 m 4.3.Thi ết b ị hồi nhi ệt: 4.3.1.C ấu t ạo: Thi t h i nhi t dùng tn d ng nhi t c a dung d ch loãng t thi t b sinh hơi v gia nhi t cho dung d ch m c sau khi ra kh i thi t b hp th nh m mc ích gi m l ng nhi t c p cho thi t b sinh h ơi và gi m l ng n c làm mát thi t b hp th . Vì hai môi ch t trao i nhi t u tr ng thái l ng ,nên ch n lo i thi t b ki u ng l ng ng. Dung d ch m c c n gia nhi t nên i trong ng trong dung dch loãng c n làm ngu i nên i trong không gian gi a hai ng. Hai dòng dung dch chuy n ng ng c chi u. Thi t b c ch to b ng v t li u là inox , ng trong c a thi t b hi nhi t có φ 18/22. ng ngoài c a thi t b hi nhi t có φ 24/28 Ngô S D ng  Trang 52
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dung dëch loaîng âi vaìo Dung dëch âáûm âàûc âi ra Dung dëch âáûm âàûc âi vaìo Dung dëch loaîng âi ra Hình 4.3. Thi ết b ị hồi nhi ệt ki ểu ống l ồng ống 4.3.2.Tính diên tích trao đổi nhi ệt: Ph ti nhi t c a thi t b hi nhi t: Qhn = 3,5 KW Qhn = K hn .F hn .∆ttbhn Trong ó: 2 + K hn : H s truy n nhi t c a thi t b hi nhi t ,[W/m .] 2 + F hn : Di n tích truy n nhi t c a thi t b hi nhi t ,[m ] o + ∆ttbhn : chênh nhi t trung bình, [ C]. (t − t )− (t − t ) ∆t = 3 '1 '3 1 tbhn t − t ln 3 '1 t '3 − t1 vi: + t 1, t 1’ :Nhi t vào và ra kh i thi t b hi nhi t c a dung d ch m c o o t1= 35 C, t 1’ = 74 C. + t 3,t 3’ : Nhi t vào và ra kh i thi t b hi nhi t c a dung d ch loãng, o o t3= 85 C, t 3’ = 45 C. (85 − 74 ) − (45 − 35 ) o suy ra ∆t = = 10,5 C tbhn 85 − 74 ln 45 − 35 Ngô S D ng  Trang 53
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP K = 1 ,[W/m 2.] hn 1 δ 1 + ∑ i + α d λi α l Vi: δ + ∑ i : Nhi t tr ca các ch t b n và ca vách ng.trong tính toán này λi δ theo[TL4-tr16] giá tr ∑ i c tính b ng 0,000568 m 2./W λi * αl: H s ta nhi t c a dung d ch loãng ch y trong kho ng không gian gi a hai ng theo [TL4-tr16] ta có công th c: 6,0 0,36 Nu l = 0,41. Re l .Prl α l .d1n Tiêu chu n Nu l = λl 6,0 0,36 0,41.λl .Re l .Prl 2 Suy ra αl = ,[W/m .] d1n ωl .d1n Tiêu chu n Re l = ν l Trong ó: .4 Gl + ωl = 1 2 ρl .nhn .π.( d 2t − d1n ) Vi: - Gl: L u l ng kh i l ng c a dung d ch loãng,G l=0,024 kg/s - ρl: Kh i l ng riêng c a dung d ch loãng nhi t trung bình, (t3 + t '3 ) 85 + 45 o tl = = = 65 C, theo công th c (1.5) 2 2 2 ρl =1049 + 53,54 × 0,04218 - 0,718 × 0,04218 - 65 × (0,584 - 0,0146 × 5,7.108 ,0 365 0,04218) - = 998,59 kg/m 3 , v i: m =11,514 × = 0,04218 (65 + 273 ,15)3 100 − ,0 365 - µl: nh t ng l c h c c a dung d ch loãng nhi t trung bình o tl= 65 C , theo công th c (1.8) ta có µl = (1,8793 - 0,025765 × 0,365 + 0.035 × 65 + 0,0004 × 0,365 × 65 + 169 ,263 ,6 989 ,0 365 + − + × ) ×10 -3 = 0,00309 N.s/m 2 65 + 223 ,95 − 363 × ,0 365 o - λl: H s dn nhi t c a dung d ch loãng nhi t trung bình t l = 65 C , theo công th c (1.6) ta có: -2 -5 2 λl =- 3,5552933 + 3,407759.10 × 338 - 9,381419.10 × 338 + Ngô S D ng  Trang 54
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + 8,834924.10 -8 × 338 3 - 0,041 = 0,615 W/m. , vi A( ξ) = 0,4923607 × 0,365 - 0,422476.10 -2× 338 × 0,365 + 5,658527.10 -6 × × 338 2 × 0,365 - 0,1522615 × 0,365 2- 1,730562.10 4 × 338 × 0,365 2 + 1,895136 × × 0,365 3 = - 0,041 - Cpl : Nhi t dung riêng c a dung d ch loãng nhi t trung bình o tl = 65 C , theo công th c (1.3) ta có: -5 Cp= 3,6371 - 0,029 × 0,365 + 1,4285714.10 × (65 × 65 + 30 × 0,365 - - 0,365 × 65) = 3,686 kj/kg. - νl: nh t ng h c c a dung d ch loãng nhi t trung bình o -6 2 tl = 65 C , theo công th c ( ν = µ⁄ρ) ta có: νl = 0,00309/998,59 = 3,09.10 m /s - Pr l: Tiêu chu n Pr ng c a dung d ch loãng nhi t trung bình o t l= 65 C , theo công th c (Pr = ( µ×Cp)/ λ) ta có: 3 Pr l= 0,00309 × 3,686.10 / 0,615 = 18,52 + d 1n ,d 2t : ng kính ngoài c a ng trong , ng kính trong c a ng ngoài ca thi t b hi nhi t, [m]. d 1n = 0,022 m, d 2t = 0,024 m + n hn : S ng l ng ng trong l i i c a dung d ch. n hn = 1 ng suy ra: 4× ,0 024 ωl = = 0,.33 m/s 998 ,59×1×π × ,0( 024 2 − ,0 022 2 ) 0,33× ,0 022 Re l = = 2349,5 3,09.10−6 6,0 0,36 0,41× ,0 615 × 2349 5, ×18 ,52 2 αl = = 3452,8 W/m . ,0 022 * α: H s ta nhi t c a dung d ch m c ch y trong ng trong, theo [TL4-tr16],ta có công th c: 8,0 0,43 + Khi Re ≥ 2300: Nu = 0,023.Re â .Pr â 0,33  Re .Pr .d  λ  â â 1t  â + Khi Re < 2300: α = 1,55 ×   . ,(*)  Lhn  d1t Tiêu chu n Nu và Re ơ c xác nh nh sau: α â .d 2t . ωâ .d1t + Nu = , Re = λâ ν â trong ó: .4 Gâ - ω = 1 2 ρ â .nhn .π.( d 2t − d1t ) - G: L u l ng kh i l ng c a dung d ch m c,G = 0,027 kg/s Ngô S D ng  Trang 55
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - ρ: Kh i l ng riêng c a dung d ch m c nhi t trung bình, (t1 + t '1 ) 35 + 75 o t= = = 55 C, theo công th c (1.5) 2 2 2 ρ = 1049 + 53,54 × 0,0497 - 0,718 × 0,0497 - 55 × (0,584 - 0,0146 × 0,0497 )- 5,7.108 0,43 - = 1003,44 kg/m 3 , v i: m =11,514 × = 0,0497 (55 + 273 ,15)3 100 − 0,43 -µ: nh t ng l c h c c a dung d ch m c nhi t trung bình o tl = 55 C , theo công th c (1.8) ta có µ = (1,87930 - 0,025765 × 0,43 + 0.035 × 55 + 0,0004 × 0,43 × 55 + 169 ,263 ,6 989 0,43 + − + × ) × 10 -3 = 0,002449 N.s/m 2 55 + 223 ,95 − 363 × 0,43 - λ: H s dn nhi t c a dung d ch m c nhi t trung bình o tl = 55 C , theo công th c (1.6) ta có: -2 -5 2 -8 λ =- 3,5552933 + 3,407759.10 × 328 - 9,381419.10 × 328 + 8,834924.10 × × 328 3- 0,01037 = 0,636 W/m. , v i A( ξ) = 0,4923607 × 0,43- 0,422476.10 -2 × 328 × 0,43 + 5,658527.10 -6 × 328 2 × 0,43 - 0,1522615 ×0,43 2-1,730562.10 4 × × 328 × 0,43 2 + 1,895136 × 0,43 3 = -0,01037 - Cp: Nhi t dung riêng c a dung d ch m c nhi t trung bình o tl = 55 C , theo công th c (1.3) ta có: -5 Cp= 3,6371- 0,029 × 0,43 + 1,4285714.10 ×(65 × 65 + 30 × 0,43 - - 0,43 × 55) = 3,675 kj/kg. - ν: nh t ng h c c a dung d ch m c nhi t trung bình o -6 tl = 55 C , theo công th c ( ν = µ ⁄ ρ) ta có: ν = 0,002449 / 1003,44 = 2,44.10 m2/s - Pr : Tiêu chu n Pr ng c a dung d ch m c nhi t trung bình o tl=55 C , theo công th c (Pr = ( µ×Cp) / λ) ta có: 3 Pr = 0,002449 × 3,675.10 / 0,636 = 14,15 - d1t : ng kính trong c a ng trong thi t b hi nhi t, d 1t = 0,018 m - Lhn : Chi u dài on ng l ng ng L hn = 1 m suy ra: 4× ,0 027 ω= = 0,105 m/s 1003 ,44 ×1×π × ,0 018 2 ,0 105 × ,0 018 Re = = 774,6 < 2300 . V y ta ch n công th c (*) 2,44.10−6 0,33  774 6, ×14 ,15× ,0 018  ,0 636 2 α= 1,55 ×   × = 313,2 W/m .  1  ,0 018 Ngô S D ng  Trang 56
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Suy ra h s truy n nhi t c a thi t b hi nhi t là: K = 1 = 246,88 W/m 2. hn 1 1 + ,0 000568 + 3452 8, 313 2, Vy suy ra di n tích trao i nhi t c a thi t b hi nhi t là: 3 3,5.10 2 Fhn = =1,35 m 246 ,88×10 5, Chi u dài c a ng trong: Fhn 1,35 L1hn = = = 19,4 m. π.d1n π × ,0 022 Ch ươ ng5: GI I H N VÙNG LÀM VI C C A MÁY L NH HP TH H2O/LiBr M T C P Vi c kh ng nh nhi t nào c a ngu n nhi t th cp có th dùng cho máy lnh h p th , hi n nay v n ch a có xác nh rõ ràng. Ch ơ ng này, nh m m c ích xác nh chính xác d i nhi t làm vi c c a ngu n gia nhi t, d i làm vi c ca nhi t bay h ơi và nhi t ng ng t cho máy l nh h p thu.û 5.1. Gi ới h ạn vùng làm vi ệc c ủa máy l ạnh h ấp th ụ một c ấp . i v i máy l nh h p th , iu ki n vùng kh khí ∆ξ = ξr - ξa > 0 là iu ki n nhi t ng duy trì chu trình máy l nh h p th ho t ng. T iu ki n này, i v i máy l nh h p th mt c p, d n n các giá tr gi i h n mà các thông s nhit bay h ơi t 0, nhi t ng ng t tk và nhi t dung d ch trong bình sinh hơi t h không v t qua c. Ta có th th y rõ giá tr gi i h n ó trên th P - T (hình 4.1) : Ngô S D ng  Trang 57
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP P ξ=1 5’ 2’ ≡≡≡3’ PK’ 5 2 3 PK ξr ξ a 6 P0 1 1’ ≡≡≡4’ 4 6’’ 1’’ P0’’ Hìn T T0’’ T 0 Tk = T A Th’’’ T h h 5.1. Giá tr ị gi ới h ạn c ủa máy l ạnh h ấp th ụ một c ấp trên đồ th ị P - T Chu trình máy l nh m t c p bình th ng bao g m quá trình sinh h ơi 1-2-5 và 1- 2 - 3, quá trình h p th 3 - 4 - 1 và im 5 là ng ng t , 6 là bay h ơi. Nu gi nguyên nhi t dung d ch trong bình sinh h ơi t h , nhi t bay h ơi to , khi áp su t ng ng t PK ln lên thì nng dung d ch loãng ξa ln lên, d ch dn v phía trái trong khi n ng dung d ch m c ξr nh i và dch d n v phía ph i. Khi áp su t ng ng t PK ti n t i im P K’ thì im 2’ và 3’ trùng lên nhau : n ng dung d ch c và loãng trùng nhau, vùng kh khí bng không, nh vy P’ K và ng v i nó là tK’ là gi i h n c c i c a áp su t và nhi t ng ng t . Tơ ng t , khi gi nguyên t h và tK, h t0 xu ng t0” thì nng dung d ch m c s gi m t i n ng dung d ch loãng, vùng kh khí bng không : t 0” là gi i hn c c ti u c a nhi t bay h ơi. Tơ ng t nh vy, khi gi nguyên t o và tK, h th xu ng th’” thì nng dung dch loãng s ti n t i nng dung d ch m c, vùng kh khí bng không : th’” là gi i h n c c ti u c a nhi t dung d ch trong bình sinh h ơi. Tuy nhiên, l u ý rng, các gi i h n c c i ( i v i t K), c c ti u ( i v i t o và th) c xác nh v i gi thi t vùng kh khí ∆ξ = 0, các quá trình h p th , sinh hơi, ch ng luy n là hoàn h o và các quá trình trao i nhi t là thu n ngh ch. Vì Ngô S D ng  Trang 58
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP vy, i v i các chu trình th c, các giá tr gi i h n ph i c iu ch nh thêm + 10 n + 20 0C . Ngoài ra, còn t các iu ki n c th khác nh tránh hi n t ng óng bng, phân h y môi ch t, iu ki n k t tinh, n mòn kim lo i thì các nhi t trên còn có các giá tr gi i h n khác. C th là, nhi t phân hu ca dung d ch 0 NH 3/H 2O th p nên nhi t ca dung d ch dung d ch không nên quá 160 C và tránh l ng n c cu n theo h ơi amôni c nhi u thì nhi t dung d ch không nên 0 quá 120 C . Còn i v i dung d ch H 2O/LiBr, tránh x y ra s kt tinh thì nng LiBr không trên 70 % . 5.2. Gi ới h ạn c ủa nhi ệt độ ngu ồn gia nhi ệt trong máy l ạnh h ấp th ụ H2O/ LiBr m ột c ấp : 5.2.1. Ph ạm vi kh ảo sát : + Nhi t ng ng t tK : n u t K càng cao t ơ ng ng P K càng cao so v i P 0thì tn th t l nh do quá trình ti t l u càng t ng và công tiêu t n cho b ơm dung d ch t áp su t P 0 lên P Kcàng t ng d n n h s nhi t c a máy l nh h p th gi m áng k vì vy t K càng nh càng t t. Nhi t ng ng t tK ph thu c ch yu vào tính ch t , nhi t ca môi tr ng gi i nhi t và di n tích b mt truy n nhi t. 0 khí hu Vi t nam, nhi t ng ng t tK ch dao ng trong kho ng (26 ÷ 45) C . 0 + Nhi t bay h ơi t 0 : Do n c óng b ng 0 C và dùng trong l nh v c iu hoà không khí dùng n c làm ch t t i l nh, nên nhi t bay h ơi t 0 ch dao ng trong kho ng (3 ÷ 7) 0C . min 5.2.2. Xác định giá tr ị nhi ệt độ cực ti ểu của ngu ồn gia nhi ệt : t H T phân tích trên, ta bi t r ng ng v i m t giá tr nhi t bay h ơi t o và nhi t ng ng t tK thì có mt giá tr gi i h n c c ti u c a nhi t dung d ch min trong bình sinh h ơi t h . Giá tr này c xác nh khi ∆ ξ → 0 hay n ng dung d ch m c ti n n b ng n ng dung d ch loãng. Cách tính nh sau : + Xác nh áp su t bay h ơi P 0 và áp su t ng ng t PK theo công th c (1.11) + Xác nh n ng dung d ch m c ξr ra kh i bình h p th (P 0 và tA = t K ) suy t công th c (1.1) và (1.11) theo ph ơ ng pháp l p (cho n khi sai s < 0,01 % là th a mãn). Ngô S D ng  Trang 59
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP min + iu ki n t i thi u, tr ng thái dung d ch ra kh i bình sinh h ơi (P K, t h và ξr = ξa ) , theo công th c (1.1) suy ra nhi t cc ti u c a dung d ch ra kh i min bình sinh h ơi t h . + Nhi t cc ti u th c c a dung d ch ra kh i bình sinh h ơi : minT min 0 th = t h + 10 C (5.1) min minT 0 + Nhi t cc ti u c a ngu n gia nhi t : t H = t h + 5 C (5.2) min Kết qu ả tính t h được l ập thành b ảng sau : 0 t0 ( C) 0 3 4 5 6 7 tK ( C) 26 64,7 62,0 59,4 57,0 54,7 28 71,4 68,5 65,8 63,2 60,8 30 78,4 75,4 72,4 69,7 67,1 32 85,9 82,5 79,3 76,3 73,5 34 93,6 89,9 86,4 83,2 80,3 36 101,6 97,6 93,9 90,4 87,2 38 110,1 105,6 101,6 97,9 94,4 40 118,9 114,1 109,6 105,6 101,8 42 128,2 122,9 118,1 113,6 119,6 45 143,1 136,9 131,4 126,4 121,8 max 5.2.3. Xác định giá tr ị nhi ệt độ cực đại c ủa dung d ịch : t h max Nhi t ca dung d ch trong bình sinh h ơi có gi i h n cc i t h c xác nh t iu ki n k t tinh ( ξr ≤ 0,7) : c xác nh theo công th c (1.1) suy t (P K , ξr = 0,7) . max Kết qu ả tính t h được l ập thành b ảng sau : o max 0 tK= 26 C PK = 0,0333 Bar Suy ra t H = 129,11 C o max 0 tK= 28 C PK = 0,0374 Bar Suy ra t H = 135,24 C o max 0 tK= 30 C PK = 0,0420 Bar Suy ra t H = 141,37 C o max 0 tK= 32 C PK = 0,0471 Bar Suy ra t H = 147,51 C o max 0 tK= 34 C PK = 0,0527 Bar Suy ra t H = 153,64 C o max 0 tK= 36 C PK = 0,0588 Bar Suy ra t H = 159,78 C o max 0 tK= 38 C PK = 0,0656 Bar Suy ra t H = 165,91 C o max 0 tK= 40 C PK = 0,0731 Bar Suy ra t H = 172,04 C Ngô S D ng  Trang 60
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP o max 0 tK= 42 C PK = 0,0812 Bar Suy ra t H = 178,18 C o max 0 tK= 44 C PK = 0,0902 Bar Suy ra t H = 184,40 C Ta xây d ựng được đồ th ị nh ư hình 5.2 . tH°C 190 170 max tH 150 t0=7°C t0=6°C min 130 tH t0=5°C 110 t0=4°C 90 t0=3°C 70 tk°C 50 26 28 30 32 34 36 3840 42 44 Hình 5.2 Kết lu ận: Máy l nh h p th H2O/LiBr m t c p thì nhi t dung d ch trong bình sinh hơi không c th p d i 54,7 oC khi nhi t ng ng t 26 oC và không c v c o quá nhi t 129,11 C. Chính vì vy máy l nh h p th H2O/LiBr m t c p ch s dng ngu n gia nhi t có nhi t th p, không nên nh n nhi t tr c ti p t sn ph m cháy khi t d u, gas, khí t ho c các lo i nhiên li u khác. Ngô S D ng  Trang 61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ch ươ ng6: TÍNH S C B N CÁC THI T B TRAO I NHI T TRONG H TH NG MÁY L NH H P TH H2O/LiBr M T C P Mc ích c a ch ơ ng này là tính dày các chi ti t c a thi t b trao inhi t, m b o an toàn cho các thi t b áp su t và nhi t làm vi c trong h th ng máy l nh h p th H2O/LiBr m t c p. 6.1.Tính chi ều dày các thân bình hình tr ụ: 6.1.1.Tính chi ều dày c ủa bình ch ứa thi ết b ị bay h ơi và hấp th ụ: Bình ch a thi t b bay h ơi và hp th ơ c ch to b ng inox có ng kính - trong D t = 0,22 m có áp su t trong bình là (áp su t tuy t i) P 0= 0,782.10 3 MPa. V y áp su t tính toán (áp su t chân không) là P = P k- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10 -3 MPa. P t D Hình 6.1. Bình ch ứa thi ết b ị δ σcp bay h ơi và hấp th ụ: Chi u dày nh nh t δ ca bình ch u áp su t ngoài, theo [TL12-tr391] c xác nh theo công th c sau: 4,0 D   t  P.l  δ = 0,47 ×  −6  + C ,[m] 100 10 .Et .Dt  trong ó: + D t: ng kính trong c a bình, D t = 0,22 m + P: áp su t tính toán,[MPa]; P = 97,318.10 -3 MPa + l: chi u dài c a bình,[m]; l = 1,2 m + E t: môun àn h i c a v t li u, [MPa], tra theo th [TL12-tr391]v i v t -6 li u inox ta có Et=1,95.10 at = 191295 MPa + C: tr s b sung chi u dày d phòng n mòn ,[m] theo [TL1-tr136] ta có C = 0,001 m suy ra chi u dày nh nh t c a bình là: Ngô S D ng  Trang 62
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  −3  4,0 0,22  97 ,318 .10 × 2,1  -3 δ = 0,47 ×  −6  + ,0 001 = 2,55.10 m 100 10 .191295 × 0,22  vy ta ch n: δ = 3 mm 6.1.2.Tính chi ều dày c ủa bình ch ứa thi ết b ị ng ưng t ụ và sinh h ơi: Bình ch a thi t b ng ng t và sinh h ơi ơ c ch to b ng inox có ng -3 kính trong D t = 0,257 m có áp su t trong bình (áp su t tuy t i) là PK= 5,62.10 MPa. V y áp su t tính toán (áp su t chân không) là P = P k- PK = 98100 - 5620 = 92480 Pa = 92,48.10 -3 MPa. P t D δ σ Hình 6.2. Bình ch ứa cp thi ết b ị ng ưng t ụ và sinh h ơi: Chi u dày nh nh t δ ca bình ch u áp su t ngoài, theo [TL12-tr391] c xác nh theo công th c sau: 4,0 D   t  P.l  δ = 0,47 ×  −6  + C ,[m] 100 10 .Et .Dt  trong ó: + D t: ng kính trong c a bình, D t = 0,257 m + P: áp su t tính toán,[MPa]; P = 92,48.10 -3 MPa + l: chi u dài c a bình,[m]; l = 1,2 m + E t: môun àn h i c a v t li u, [MPa], tra theo th [TL12-tr391]v i v t -6 li u inox ta có Et=1,95.10 at = 191295 MPa + C: tr s b sung chi u dày d phòng n mòn ,[m] theo [TL1-tr136] ta có C = 0,001 m suy ra chi u dày nh nh t c a bình là:  −3  4,0 ,0 257  92 ,48.10 × 2,1  -3 δ = 0,47 ×  −6  + ,0 001 = 2,673.10 m 100 10 .191295 × ,0 257  vy ta ch n: δ = 3 mm 6.1.3.Tính ki ểm tra chi ều dày ống trao đổi nhi ệt c ủa các thi ết b ị trao đổi nhi ệt: Ngô S D ng  Trang 63
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chi u dày nh nh t c a ng trao i nhi t ch u áp l c trong theo [TL1-tr135] c xác nh theo công th c sau: P.Dt δtt = + C ,[m] 2σ cp .ϕ + P P t D σcp Hình 6.3. Ống trao đổi nhi ệt c ủa các thi ết b ị δ trao đổi nhi ệt: trong ó: + P: áp su t tính toán, [MPa]. + D t: ng kính trong c a ng trao i nhi t, [m] + σcp : ng su t b n cho phép c a kim lo i ch to. Theo [TL1-tr133] * σcp = σ cp × η vi: * - σ cp : ng su t cho phép nh m c c a kim l ai ch to, ây ng trao i * nhi t c làm b ng inox theo [TL1-tr134] ta có σ cp = 88,2 MPa - η: h s hi u ch nh ng su t ph thu c vào c im c u trúc và iu ki n làm vi c c a thi t b áp l c. í ây ng trao i nhi t c ch to li n là thi t b không gia nhi t theo [TL1-tr133] ta có η = 0,95. Suy ra σcp = 88,2 × 0,95 = 83,79 MPa + ϕ: h s bn c a m i hàn, vì ng trao i nhi t c ch tao li n nên ϕ = 1 + C: tr s b sung chi u dày d phòng n mòn ,[m] theo [TL1-tr136] ta có C = 0,001 m 6.1.3.1.Tính ki ểm tra chi ều dày ống trao đổi nhi ệt c ủa thi ết b ị bay h ơi: ng trao i nhi t c a thi t b bay c ch to b ng inox có ng kính trong d t = 0,009 m, ng kính ngoài d n= 0,011 m và δ = 0,002 m. N c t i lnh i trong ng xem n c t i l nh có áp su t khí quy n P k= 98100 Pa . Aïp su t m t ngoài c a ng là áp su t bay h ơi P 0 = 782 Pa V y áp su t tính toán (áp -3 su t chân không) là P = P k- P0 = 98100 - 782 = 97318 Pa = 97,318.10 MPa. + P: áp su t tính toán, P = 97,318.10 -3 MPa. Ngô S D ng  Trang 64