A. Nguyên lý máy lạnh nén hơi một cấp: – Tài liệu text
Hình 1.4a: Đồ thị T-S
Hình 1.4b: Đồ thị P-i
Căn cứ vào đồ thị và sơ đồ, nguyên lý hoạt động của hệ thống lạnh nh sau:
1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi máy nén hút hơi
đã bay hơi của môi chất ở dàn bay hơi có nhiệt độ t 0 thấp, áp suất P0, nén đoạn
nhiệt lên nhiệt độ cao t2 và áp suất cao Pk để đẩy vào bình ngng tụ.
2-3: Quá trình ngng tụ hơi áp suất cao và nhiệt độ cao. Quá trình này môi
chất có áp suất RN và nhiệt độ TN ( hơi quá nhiệt ). Hơi này đợc máy nén đẩy vào
thiết bị ngng tụ và thải ra một lợng nhiệt QN. Tại điểm 3 môi chất lạnh hoàn toàn ở
dạng lỏng.
2-4: Quá trình tiết lu đẳng entanpy, môi chất lạnh sau khi qua điểm 3 của
quá trình ngng tụ ở dạng lỏng tiếp tục đợc đẩy qua tiết lu đến điểm 4.
4 -1: Quá trình bay hơi ở áp suất và nhiệt độ thấp tạo ra hiệu ứng lạnh.
Tại điểm 4 (có P0 và T0) môi chất vừa ở thể lỏng vừa ở thể khí và nhiệt độ
giảm. Môi chất này đợc tiếp vào dòng bay hơi. Những phần lỏng cha bay hơi hết,
khi vào dàn bay hơi thì bay hơi hết để thu nhiệt lợng Q0. Khi đi qua điểm 1 môi
chất hoá hơi (bão hoà khô) để tiếp tục chu trình mới.
B. Các chu trình máy lạnh nén hơi một cấp:
S3
Q
1. Chu trình Carnotkngợc chiều: Nhiệt
2
3
độ
3
2
Chu trình cacnot là một chu trình gồm 2 T trình đoạn nhiệt và 2 quá trình
quá
k
đẳng nhiệt xen kẽ nhau. Trên đồ thị T-S nó đơn giản là một hình chữ nhật nhng
l
DN
MN
đứng về mặt thiết bị nó lại phức tạp hơn các chu trình khác do có thêm máy giãn
T0
4
1
nở.
q0
BH
1
O
4
S3
S2
S 24
Q0
entropy
H 1.5a: Sơ đồ thiết bị
H1.5b: Chu trình biểu diễn trên đồ thị T-S
Trục máy giãn nở nối trực tiếp lên máy nén để tận dụng công có ích sinh ra
ở máy giãn nở.
1-2: Là quá trình nén đoạn nhiệt, hơi hút về máy nén. Ở trạng thái 1 trong
vùng hơi ẩm. Hơi ra khỏi máy có trạng thái bão hoà khô 2. Quá trình nén đợc coi là
đoạn nhiệt thuận nghịch S1 = S2 hoặc ∆S = 0.
2-3: Quá trình ngng tụ đẳng nhiệt T2 = T3 = TK và đẳng áp P2 = P3 = PK.
Điểm 3 nằm trên đờng bão hòa lỏng.
3- 4: Quá trình dãn nở đoạn nhiệt có sinh ngoại công của môi chất trong máy
dãn nở. Đặc điểm của quá trình là S4 = S3.
4- 1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt T 4 = T3 Để sinh lạnh ở nhiệt độ thấpvà áp
suất thấp. Quá trình này cũng là quá trình đẳng áp.
Chu trình Carnot đợc coi là chu trình lý tởng
2. Chu trình khô:
Chu trình khô là chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bão hoà khô để tránh
và va đập thuỷ lực. Máy giãn nở đợc thay bằng van tiết lu.
Lgp
2
Áp suất
Qk
3
NT
MN
3
2’
Tk,Pk
2
VTL
4
BH
1
Qo
4
O
1 S1=const
entanpy h
25
H 1.6a: Sơ đồ thiết bị
H1.6b: Chu trình biểu diễn
trên đồ thị LgP- h
3. Chu trình quá lạnh – quá nhiệt:
Là chu trình có nhiệt độ lỏng vào van tiết lu nhỏ hơn nhiệt độ ngng tụ (nằm
trong vùng lỏng quá lạnh ) và hơi hút vào máy nén có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ
bay hơi ( nằm trong vùng quá nhiệt ).
Chu trình quá lạnh – quá nhiệt có sơ đồ thiết bị giống nh chu trình khô nhng
có thêm bộ quá lạnh lỏng trớc khi vào van tiết lu nên nhiệt độ lỏng trớc van tiết lu
thấp hơn nhiệt độ ngng tụ. Hơi hút trớc khi vào máy nén có nhiệt độ cao hơn nhiệt
độ bay hơi.
* Nguyên nhân quá lạnh có thể do:
– Đợc bố trí thêm thiết bị quá lỏng sau thiết bị ngng tụ.
– Đợc quá lạnh lỏng ngay trong thiết bị ngng tụ vì thiết bị ngng thuộc kiểu
trao đổi nhiệt ngợc dòng.
– Do toả nhiệt ra môi trờng trên đờng từ bình ngng đến van tiết lu.
* Nguyên nhân quá nhiệt có thể do:
– Sử dụng van tiết lu nhiệt để điều chỉnh sự quá nhiệt hơi hút.
– Do tải nhiệt lớn và thiếu lỏng cấp cho dòng bay hơi.
– Do tổn thất lạnh trên đờng từ bình ngng về máy nén.
4. Chu trình hồi nhiệt:
Chu trình hồi nhiệt là chu trình có thiết bị trao đổi nhiệt giữa môi chất lỏng
nóng (trớc khi vào van tiết lu) và hơi lạnh trớc khi về máy nén.
3’
MN
1
NT
t3’
HN
QL
t1’
TL
BH
1’
Áp suất
2
Lg p
4
3
4
O
3’
∆qn
2’
4’
1’
2
1
∆q11
entanpy h
26
H 1.7a: Sơ đồ thiết bị
H 1.7b: đồ thị LgP- h
Với các thiết bị hồi nhiệt thờng đợc thiết kế với ∆tmin = 5K nghĩa là nhiệt độ
của hơi ra t1 thấp hơn nhiệt độ lòng vào t3 là 50C.
Chu trình hồi nhiệt sử dụng môi chất frêon nh: R12, R22, R502, R134a,
không sử dụng cho môi chất amôniăc (NH3).
5. Sự phụ thuộc của năng suất lạnh vào nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngng tụ:
a) Ảnh hởng của nhiệt độ ngng tụ tk:
Đồ thị sau biểu diễn sự phụ thuộc năng suất lạnh Q0 vào tk :
Lgp
3’
2’
3
2
4
O
∆q0
4’ 1
q0
l
∆l
h
H 1.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của tk đến Q0
27
Ta thấy rõ ràng khi tk tăng từ t3 lên t3’ thì Q0 giảm một khoảng ∆q0 và công
nén cũng tăng lên một khoảng là ∆l. Do tk tăng nên pk tăng kéo theo π tăng và λ
giảm.
Ở đây, vlt = const và v1 = const nên khi λ và q0 giảm thì Q0 sẽ giảm. Ngợc
lại, nếu tk giảm thì Q0 lớn sẽ tăng.
b) ảnh hởng của nhiệt độ bay hơi
Lgp
2
3
4
O
To- ∆T 1
4’
1’
2’
q0
l1
∆q0
l2
h
H 1.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của t0 đến Q0
Dựa vào đồ thị trên ta thấy khi t 0 giảm một khoảng ∆T0 thì q0 giảm một
khoảng ∆q0. Hơn nữa kh t0 giảm, tỷ số nén giảm và λ giảm theo thể tích riêng hơi
hút vì v1 tăng do đó Q0 giảm. Ngợc lại, nếu t0 tăng thì Q0 tăng.
Ảnh hởng t 0 đến Q 0 mạnh hơn 2 đến 3 lần ảnh hởng của t k (do có thêm
v1 ).
III. CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI MỘT CẤP
A. Máy nén lạnh:
1. Phân loại máy nén lạnh:
Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh nén hơi. Máy
nén có nhiệm vụ:
– Liên tục hút hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi.
– Duy trì nhiệt độ t0 và áp suất P0 cần thiết.
28
– Nén hơi lên áp suất cao tơng ứng với môi trờng làm mát nớc hoặc không
khí đẩy vào thiết bị ngng tụ.
– Đa lỏng qua thiết bị tiết lu trở về thiết bị bay hơi, thực hiện vòng tuần hoàn
kín của môi chất lạnh trong hệ thống gắn liền với việc thu nhiệt ở môi trờng lạnh
và thải nhiệt ở môi trờng nóng.
Máy nén lạnh quan trọng một mặt do chức năng của nó trong hệ thống, mặt
khác do gồm nhiều bộ phận chuyển động phức tạp nên chất lợng, độ tin cậy và
năng suất lạnh của hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào chất lợng, độ tin cậy và năng
suất lạnh của máy nén.
Trong kĩ thuật lạnh, ngời ta sử dụng hầu nh tất cả các loại máy nén, với các
nguyên lí làm việc khác nhau, những loại máy nén hay đợc sử dụng nhất là: Máy
nén piston, máy nén trục vit, máy nén roto làm việc theo nguyên lí nén thể tích.
Máy nén tuabin, máy nén ejecter làm việc theo nguyên lí động học.
Theo nguyên lí nén thể tích thì quá trình nén từ áp suất thấp lên áp suất cao
nhờ sự thay đổi thể tích của khoang hơi giới hạn bởi piston và xilanh khi piston
chuyển động lên. Máy nén làm việc theo chu kì, không liên tục. Hơi đợc hút và
nén theo những phần riêng, do đó đờng hút và đờng đẩy thờng có hiện tợng xung
động.
Theo nguyên lí của máy nén động học: Áp suất của dòng khí tăng lên là do
động năng biến thành thế năng. Giai đoạn đầu, dòng hơi đợc tăng tốc nhờ đĩa quay
và cánh quạt. Giai đoạn hai, dòng khí có động năng lớn đợc dẫn đến buồng khuếch
tán, ở đó động năng biến thành thế năngvà áp suất tăng dần. Đặc điểm của máy nén
động học là làm việc liên tục, không có van.
Máy nén thể tích có thể tạo ra áp suất lớn với khối lợng hơi nhỏ nhng ngợc
lại máy nén động học có lu lợng lớn nhng tỉ số áp suất đạt đợc qua mỗi tầng cánh
quạt là tơng đối hạn chế và phụ thuộc nhiều vào tính chất của từng môi chất.
• Phạm vi sử dụng:
Máy nén piston thờng đợc sử dụng cho công suất nhỏ và trung bình, lu lợng
thể tích đến 5.000m3/h
29
Source: https://suachuatulanh.edu.vn
Category : Tư Vấn Hỗ Trợ
