Tìm hiểu sâu về Chu trình máy lạnh ghép tầng

Bài viết liên quan

a.Cơ sở hình thành
Nguyên lý của chu trình máy lạnh ghép tầng là ghép các chu trình lạnh đơn giản một cấp hoặc hai cấp với nhau theo kiểu thiết bị bay hơi của tầng trên dùng làm mát thiết bị ngưng tụ của tầng dưới. Toàn bộ nhiệt thải ra trong thiết bị ngưng tụ ở tầng dưới cấp cho thiết bị bay hơi của tầng trên vì vậy phụ tải nhiệt thiết bị ngưng tụ tầng dưới bằng phụ tải nhiệt thiết bị bay hơi tầng dưới và để đảm bảo sự truyền nhiệt thì nhiệt độ ngưng tụ tầng dưới phải lớn hơn nhiệt độ bay hơi tầng trên.

b.Sơ đồ và nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc
Trong chu trình gồm 2 vòng tuần hoàn
Chu trình máy lạnh tầng dưới: Hơi sau thiết bị bay hơi 1 trạng thái (1) được máy nén 1 hút về nén đoạn nhiệt (s=const) lên áp suất ngưng tụ trạng thái (2). Rồi đi vào thiết bị trao đổi nhiệt, nhả nhiệt đẳng áp cho môi chất tầng trên, ngưng tụ thành lỏng cao áp trạng thái (3). Sau đi qua thiết bị tiết lưu 1, tiết lưu giảm áp, giảm nhiệt xuống áp suất bay hơi trạng thái (4). Rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh, sôi hóa hơi, hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi trạng thái (1) lại được máy nén 1 hút về. Chu trình cứ thế tiếp diễn.

Chu trình máy lạnh tầng trên: Hơi sau thiết bị bay hơi 2 trạng thái (1’) được máy nén 2 hút về nén đoạn nhiệt (s=const) lên áp suất ngưng tụ trạng thái (2’). Rồi đi vào thiết bị trao đổi nhiệt, nhận nhiệt đẳng áp của môi chất tầng dưới, ngưng tụ thành lỏng cao áp trạng thái (3’). Sau đi qua thiết bị tiết lưu 2, tiết lưu giảm áp, giảm nhiệt xuống áp suất bay hơi trạng thái (4’). Rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh, sôi hóa hơi, hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi trạng thái (1’) lại được máy nén 1 hút về. Chu trình cứ thế tiếp diễn.
Lưu ý :Bình bù giản nở nhằm mục đích khống chế áp suất tầng dưới khi dùng hệ thống.

c.Đồ thị và tính toán chu trình

Tính toán chu trình

Chu trình được tính cho 1kg môi chất đi qua thiết bị bay hơi tầng dưới.
Gọi α là lượng môi chất đi qua thiết bị bay hơi tầng trên. Xác định α theo phường
tình cân bằng nhiệt : h2 –h3= α.(h1’-h4’)
Suy ra: α= (h2 –h3)/(h1’-h4’) (4.52)
Công nén riêng
l = h2 - h1+α.(h2’ - h1’) (kJ/kg) (4.53)
Năng suất lạnh riêng
qo = h1- h4 (kJ/kg)(4.54)
Nhiệt trao đổi tại thiết bị trao đổi nhiệt
qtđ= h2 -h3=α.(h1’-h4’) (kJ/kg) (4.55)
Hệ số lạnh ε=qo/l (4.56)

Ví dụ 4.9: Cho một máy lạnh ghép tầng gồm có 2 tầng biết :
* Tầng dưới làm việc theo chu trình khô
Môi chất sử dụng : R22
Nhiệt độ ngưng tụ : tk=300C
Nhiệt độ bay hơi : t0=-400C

* Tầng trên làm việc theo chu trình khô
Môi chất sử dụng : R12
Nhiệt độ ngưng tụ : tk=450C
Nhiệt độ bay hơi : t0=-100C

a.Vẽ sơ đồ nguyên lý và biểu diễn các quá trình trên đồ thị lgp-h.
b.Tính công nén riêng l, năng suất lạnh riêng q0, nhiệt trao đổi tại thiết bị trao đổi nhiệt qtđ, hệ số làm lạnh ε.
Bài giải

Lượng môi chất đi qua thiết bị bay hơi tầng trên ứng với 1kg môi chất đi qua thiết bị bay hơi tầng dướiα= (h2 –h3)/(h1’-h4’)=2,063 (kg)
Công nén riêng : l = h2 - h1+α.(h2’ - h1’)=120,9 (kJ/kg)
Năng suất lạnh riêng : qo = h1- h4=151,1 (kJ/kg)
Nhiệt trao đổi tại thiết bị trao đổi nhiệt : qtđ= h2 -h3=α.(h1’-h4’)=213,5 (kJ/kg)
Hệ số lạnh: ε=qo/l =1,25

Chia sẻ bài viết