THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH

Thiết bị trung gian

Công dụng chính của bình trung gian là để làm mát trung gian giữa các cấp nén trong hệ thống lạnh máy nén nhiều cấp.

Thiết bị làm mát trung gian trong các hệ thống lạnh gồm có 3 dạng chủ yếu sau:

- Bình trung gian kiểu đặt đứng có ống xoắn ruột gà sử dụng cho NH₃ và frêôn

- Bình trung gian nằm ngang sử dụng cho Frêôn

- Bình trung gian kiểu tấm bản.

Bình tách dầu

Các máy lạnh khi làm việc cần phải tiến hành bôi trơn các chi tiết chuyển động nhằm giảm ma sát, tăng tuổi thọ thiết bị. Trong quá trình máy nén làm việc dầu thường bị cuốn theo môi chất lạnh. Việc dầu bị cuốn theo môi chất lạnh có thể gây ra các hiện tượng:

- Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên chóng hư hỏng.

- Dầu sau khi theo môi chất lạnh sẽ đọng bám ở các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ làm việc của toàn hệ thống.

Để tách lượng dầu bị cuốn theo dòng môi chất khi máy nén làm việc, ngay trên đầu ra đường đẩy của máy nén người ta bố trí bình tách dầu. Lượng dầu được tách ra sẽ được hồi lại máy nén hoặc đưa về bình thu hồi dầu.

* Nguyên lý làm việc

Nhằm đảm bảo tách triệt để dầu bị cuốn môi chất lạnh, bình tách dầu được thiết kế theo nhiều nguyên lý tách dầu như sau:

- Giảm đột ngột tốc độ dòng gas từ tốc độ cao (khoảng 18 - 25 m/s) xuống tốc độ thấp 0,5 - 1,0 m/s. Khi giảm tốc độ đột ngột các giọt dầu mất động năng và rơi xuống.

- Thay đổi hướng chuyển động của dòng môi chất một cách đột ngột. Dòng môi chất đưa vào bình không theo phương thẳng mà thường đưa ngoặt theo những góc nhất định.

- Dùng các tấm chắn hoặc khối đệm để ngăn các giọt dầu. Khi dòng môi chất chuyển động va vào các vách chắn, khối đệm các giọt dầu bị mất động năng và rơi xuống.

- Làm mát dòng môi chất xuống 50 - 60^oC bằng ống xoắn trao đổi nhiệt đặt bên trong bình tách dầu.

- Sục hơi nén có lẫn dầu vào môi chất lạnh ở trạng thái lỏng.

* Phạm vi sử dụng

Bình tách dầu được sử dụng ở hầu hết các hệ thống lạnh có công suất trung bình, lớn và rất lớn, đối với tất cả các loại môi chất. Đặc biệt các môi chất không hoà tan dầu như NH₃, hoà tan một phần như R₂₂ thì cần thiết phải trang bị bình tách dầu.

Đối với các hệ thống nhỏ, như hệ thống lạnh ở các tủ lạnh, máy điều hoà rất ít khi sử dụng bình tách dầu.

* Phương pháp hồi dầu từ bình tách dầu

- Xả định kỳ về máy nén: Trên đường hồi dầu từ bình tách dầu về cacte máy nén có bố trí van chặn hoặc van điện từ. Trong quá trình vận hành quan sát thấy mức dầu trong cacte xuống quá thấp thì tiến hành hồi dầu bằng cách mở van chặn hoặc nhấn công tắc mở van điện từ xả dầu.

- Xả tự động nhờ van phao: Sử dụng bình tách dầu có van phao tự động hồi dầu. Khi mức dầu trong bình dâng lên cao, van phao nổi lên và mở cửa hồi dầu về máy nén.

* Nơi hồi dầu về:

- Hồi trực tiếp về cacte máy nén.

- Hồi dầu về bình thu hồi dầu. Cách hồi dầu này thường được sử dụng cho hệ thống amôniắc. Bình thu hồi dầu không chỉ dùng thu hồi dầu từ bình tách dầu mà còn thu từ tất cả các bình khác. Để thu gom dầu, người ta tạo áp lực thấp trong bình nhờ đường nối bình thu hồi dầu với đường hút máy nén.

- Xả ra ngoài. Trong một số hệ thống, những thiết bị nằm ở xa hoặc trường hợp dầu bị bẩn, việc thu gom dầu khó khăn, người ta xả dầu ra ngoài. Sau khi được xử lý có thể sử dụng lại.

* Các lưu ý khi lắp đặt và sử dụng bình tách dầu:

Quá trình thu hồi dầu về cacte máy nén cần lưu ý các trường hợp đặc biệt sau:

- Đối với bình tách dầu chung cho nhiều máy nén. Nếu đưa dầu về bình thu hồi dầu rồi bổ sung cho các máy nén sau thì không có vấn đề gì. Trường hợp thu hồi trực tiếp về cacte của các máy nén rất dễ xảy ra tình trạng có máy nén thừa dầu, máy khác lại thiếu. Vì vậy các máy nén đều có bố trí van phao và tự động hồi dầu khi thiếu.

- Việc thu dầu về cacte máy nén khi đang làm việc, có nhiệt độ cao là không tốt, vì vậy hồi dầu vào lúc hệ thống đang dừng, nhiệt độ bình tách dầu thấp. Đối với bình thu hồi dầu tự động bằng van phao mỗi lần thu hồi thường không nhiều lắm nên có thể chấp nhận được.

Để nâng cao hiệu quả tách dầu các bình được thiết kế thường kết hợp một vài nguyên lý tách dầu khác nhau.

* Tính toán bình tách dầu:

Bình tách dầu phải đảm bảo đủ lớn để tốc độ gas trong bình đạt yêu cầu.

- Xác định đường kính trong D t của bình :

(8-5)

ở đây

V – Lưu lượng thể tích dòng hơi đi qua bình tách dầu, m³/s;

w - Tốc độ của hơi môi chất trong bình, m/s. Tốc độ hơi trong bình đủ nhỏ để tách được các hạt dầu, w = 0,5 - 1,0 m/s;

Lưu lượng thể tích hơi môi chất đi qua bình tách dầu được xác định theo công thức:

V = G. v₂ (8-6)

G – Lưu lượng khối lượng môi chất qua bình, kg/s;

v₂- Thể tích riêng trạng thái hơi qua bình, trạng thái đó tương ứng với trạng thái đầu đẩy của máy nén, m³/kg.

- Xác định chiều dày thân và đáy bình :

(8-7)

p_TK - Áp suất thiết kế, kG/cm². Đối với bình tách dầu P_TK = 19,5 kG/cm²;

D_t - Đường kính trong của bình, mm

phi - Hệ số bền mối hàn dọc thân bình. Nếu hàn hồ quang phi = 0,7, nếu ống nguyên, không hàn phi = 1,0;

xichma_CP – ứng suất cho phép của vật liệu ứng với nhiệt độ thiết kế. Vật liệu chế tạo thân bình thường là thép CT₃, nhiệt độ thiết kế của bình tách dầu có thể lấy 100^oC;

C- Hệ số dự trữ : C = 2 - 3mm.

Dưới đây là một số kiểu bình tách dầu thường hay được sử dụng

8.2.2.1 Bình tách dầu kiểu nón chắn

1- Hơi vào; 2- Vành gia cường; 3- Hơi ra; 4- Nón chắn trên;

5- Cửa hơi xả vào bình; 6- Nón chắn dưới; 7- Dầu ra

Hình 8-4: Bình tách dầu kiểu nón chắn

Bình tách dầu kiểu nón chắn có nhiều dạng khác nhau, nhưng phổ biến nhất là loại hình trụ, đáy và nắp dạng elip, các ống gas vào ra ở hai phía thân bình (Hình 8-4).

Bình tách dầu kiểu nón chắn được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống lạnh lớn và rất lớn. Nguyên lý tách dầu kết hợp rẽ ngặt dòng đột ngột, giảm tốc độ dòng và sử dụng các nón chắn. Dòng hơi từ máy nén đến khi vào bình rẽ ngoặt dòng 90^o, trong bình tốc độ dòng giảm đột ngột xuống khoảng 0,5 m/s các giọt dầu phần lớn rơi xuống phía dưới bình. Hơi sau đó thoát lên phía trên đi qua các lổ khoan nhỏ trên các tấm chắn. Các giọt dầu còn lẫn sẽ được các nón chắn cản lại

Để dòng hơi khi vào bình không sục tung toé lượng dầu đã được tách ra nằm ở đáy bình, phía dưới người ta bố trí thêm 01 nón chắn. Nón chắn này không có khoan lổ nhưng ở chổ gắn vào bình có các khoảng hở để dầu có thể chảy về phía dưới.

Ngoài ra đầu cuối ống dẫn hơi bịt kín không xả hơi thẳng xuống phía dưới đáy bình mà hơi được xả ra xung quanh theo các rãnh xẻ hai bên.

Do việc hàn đáy elip vào thân bình chỉ có thể thực hiện từ bên ngoài nên để gia cường mối hàn, phía bên trong người ta có hàn sẵn 01 vành có bề rộng khoảng 30mm.