Giáo trình Chuyên đề máy lạnh mới (Nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Cao đẳng)

UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH ĐỒNG THÁP
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: CHUN ĐỀ MÁY LẠNH MỚI
NGÀNH, NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH & ĐIỀU
HỊA KHƠNG KHÍ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định Số: 257/QĐ-TCĐNĐT ngày 13 tháng 07 năm 2017
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2017



TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

1


Chương1: TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ
1.1. Máy lạnh hấp thụ:
1.1.1. Chu trình lý thuyết :
Về cơ bản, máy lạnh hấp thụ cũng giống như máy lạnh nén hơi, chỉ khác
là thay máy nén hơi dùng điện bằng cụm “máy nén nhiệt” dùng nhiệt của
nguồn gia nhiệt. Cụm “máy nén nhiệt” bao gồm : thiết bị hấp thụ, bơm dung

dịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch ( hình 1.1)
QK

3

2
SH

NT

TL

PK

QH

BDD

TLDD

P0
QA
BH

HT

4

1

Q0
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.
SH: Bình sinh hơi, BDD: Bơm dung dịch, HT: Bình hấp thụ,
TLDD: Tiết lưu dung dịch.

Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ hay của máy nén nhiệt như sau :
Bình hấp thụ “hút” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi, cho tiếp xúc với dung dịch
loãng từ van tiết lưu dung dịch đến. Do nhiệt độ thấp, dung dịch lỗng hấp thụ
hơi mơi chất để trở thành dung dịch đậm đặc. Nhiệt tỏa ra trong quá trình hấp
thụ được thải ra cho nước làm mát. Dung dịch đậm đặc được bơm dung dịch
bơm lên bình sinh hơi ở áp suất cao Pk. Tại đây, dung dịch đậm đặc nhận
nhiệt của nguồn gia nhiệt sẽ sơi hố hơi, hơi môi chất tách ra ở áp suất cao
được đi vào thiết bị ngưng tụ. Quá trình diễn ra ở thiết bị ngưng tụ, tiết lưu và
bay hơi giống như ở các máy lạnh nén hơi. Sau khi sinh hơi, dung dịch đậm
đặc trở thành dung dịch loãng và qua van tiết lưu dung dịch, giảm áp trở về
bình hấp thụ, khép kín vịng tuần hồn dung dịch.
Phương trình cân bằng nhiệt của máy lạnh hấp thụ :
2


Q’k + Q’A = Q’o + Q’H + Q’B
Trong đó :
Q’k
Q’A

Q’0
Q’H
Q’B

: Nhiệt thải ra của thiết bị ngưng tụ

: Nhiệt thải ra của thiết bị hấp thụ
: Nhiệt trao đổi của thiết bị bay hơi
: Nhiệt tiêu tốn cho quá trình sinh hơi
: Nhiệt quy đổi tiêu tốn cho bơm dung dịch

Hệ số làm lạnh của máy lạnh hấp thụ :
=

Q'
Q' 0
= 0
Q ' H +Q ' B
Q' H

(Vì Q’B << Q’H)

Điều kiện cho một chu trình máy lạnh hấp thụ hoạt động được là :
 = r - a > 0
Trong đó :
 : Nồng độ khối lượng dung dịch :
 =

khối lượng môi chất lạnh
khối lượng môi chất lạnh + khối lượng chất hấp thụ

r : Nồng độ dung dịch đậm đặc sau khi ra khỏi bình hấp thụ
a : Nồng độ dung dịch loãng sau khi ra khỏi bình sinh hơi
 : cịn gọi là vùng khử khí. Vậy vùng khử khí phải dương .
1.1.2. Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là sử dụng chủ yếu nguồn nhiệt

năng có nhiệt độ khơng cao (80  1500C) để hoạt động . Chính vì thế, máy
lạnh hấp thụ góp phần vào việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng khác
nhau: năng lượng nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp,
rẻ tiền như khói thải, hơi trích ...
Ưu điểm tiếp theo của máy lạnh hấp thụ là có rất ít chi tiết chuyển động,
kết cấu chủ yếu là các thiết bị trao đổi nhiệt và trao đổi chất, bộ phận chuyển
động duy nhất là bơm dung dịch. Vì vậy, máy lạnh hấp thụ vận hành đơn
giản, độ tin cậy cao, máy làm việc ít ồn và rung. Trong vịng tuần hồn hồn
mơi chất, khơng có dầu bơi trơn nên bề mặt các thiết bị trao đổi nhiệt không
bị bám dầu làm nhiệt trở tăng như trong máy lạnh nén hơi.
Ngoài ra, hiện nay, khi tình trạng phá hủy tầng Ơzơn do các chất frêon
gây ra, việc tìm các mơi chất lạnh khác thay thế đang cịn rất khó khăn thì
việc dùng máy lạnh hấp thụ thay thế máy lạnh nén hơi trong lĩnh vực điều hịa
khơng khí có ý nghĩa rất lớn .
Máy lạnh hấp thụ cũng có nhược điểm là giá thành hiện nay còn rất đắt,
cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn hơn so với máy lạnh nén hơi. Lượng nước
làm mát tiêu thụ cũng lớn hơn vì phải làm mát thêm bình hấp thụ. Thời gian
khởi động chậm, tổn thất khởi động lớn do lượng dung dịch chứa trong thiết
bị lớn .
1.1.3.Mơ hình máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp thực tế:
3


Hình 1.2.
Sơ đồ máy
lạnh hấp
thụ
H2O/LiBr
một cấp
thực tế.

Hình 1.3.Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp của Trane.

1.2. Môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ :
1.2.1. Yêu cầu đối với môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ :
Ngồi mơi chất lạnh, máy lạnh hấp thụ còn sử dụng thêm một môi chất
hấp thụ nữa, gọi chung là cặp môi chất lạnh. Yêu cầu đối với cặp môi chất
lạnh trong máy lạnh hấp thụ cũng giống như đối với các môi chất lạnh khác là
4


có tính chất nhiệt động tốt, khơng độc hại, khó cháy, khó nổ, khơng ăn mịn
đối với vật liệu chế tạo máy, phải rẽ tiền, dễ kiếm... Ngoài ra cặp mơi chất
lạnh cần phải :
- Hịa tan hồn tồn vào nhau nhưng nhiệt độ sôi ở cùng điều kiện áp suất
càng xa nhau càng tốt, để hơi môi chất lạnh sinh ra ở bình sinh hơi khơng lẫn
chất hấp thu û.
- Nhiệt dung riêng của dung dịch phải bé, đặc biệt đối với máy lạnh hấp
thụ chu kỳ để tổn thất nhiệt khởi động máy nhỏ .
Hiện nay, máy lạnh hấp thụ sử dụng phổ biến hai loại cặp môi chất lạnh là
NH3/ H2O và H2O/ LiBr. Hiện nay, có một số cơng trình đã cơng bố dùng các
chất hấp thụ rắn trong máy lạnh hấp thụ chu kỳ như CaCl2, zlit, cacbon hoạt
tính ...nhưng vẫn chưa được sử dụng phổ biến vì tuy chúng có ưu điểm là
khơng cần thiết bị tinh cất, nhưng do có các nhược điểm là : làm giảm hệ số
dẫn nhiệt, sự giãn nỡ thể tích quá mức (gấp 10 lần) và tỏa ra nhiệt lượng rất
lớn trong quá trình hấp thụ dẫn đến làm giảm đáng kể hệ số hữu ích của thiết
bị .
Máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr có các ưu điểm chính sau :
- Nước là mơi chất lạnh nên đảm bảo vệ sinh môi trường .
- Tỷ số áp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi nhỏ (khoảng 4) .

- Không cần thiết bị tinh cất hơi môi chất vì từ dung dịch H2O/ LiBr chỉ có
hơi của mơi chất lạnh là nước thoát ra .
- Nhiệt độ nguồn nhiệt cấp cho thiết bị sinh hơi cho phép thấp đến 800C .
Tuy nhiên, máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr có các nhược điểm sau :
- Tính ăn mịn của dung dịch rất cao, gây han rỉ thiết bị nên yêu cầu phải dùng
kim loại quý, đắt tiền .
- Phải duy trì độ chân khơng rất sâu trong thiết bị .
- Có khả năng xảy ra sự kết tinh gây tắt nghẽn thiết bị .
- Nhiệt độ bay hơi không thấp hơn (3  7)0C vì mơi chất lạnh là nước đóng
băng ở 00C .
Chính vì hai nhược điểm đầu mà giá thành của máy lạnh hấp thụ H2O/
LiBr rất đắt .
Cịn máy lạnh hấp thụ NH3/ H2O, tuy khơng hiệu quả bằng máy lạnh hấp
thụ H2O/ LiBr và còn gây mùi khai, độc hại nếu xì hở. Ngồi ra, do lượng
nước cuốn theo hơi NH3 rất lớn nên cần phải có thiết bị tinh luyện hơi NH3
trước khi vào bình ngưng.
1.2.2. Cặp mơi chất H2O/LiBr :
1.2.2.1. Đặc tính của dung dịch H2O/LiBr :
1.2.2.1.1. Tính chất :
LiBr là loại muối kết tinh có tính chất hóa học tương tự như muối ăn, ổn
định, không biến chất, không phân giải trong khơng khí. Điểm nóng chảy của
LiBr (khơng có nước) là 5490C, điểm sơi là 1.2650C. LiBr có tính hút nước
mạnh, dễ dàng kết hợp với nước để tạo thành dung dịch H2O/LiBr .
Có thể tạo dung dịch LiBr bằng cách cho axit HBr tác dụng với bazơ
LiOH theo phản ứng hóa học : HBr + LiOH
LiBr + H2O.
5


Đặc điểm chủ yếu của dung dịch H2O/ LiBr là :

• Dung dịch H2O/ LiBr có tính hấp thụ nước rất mạnh. Nồng độ dung
dịch càng đậm đặc (ít nước), hoặc nhiệt độ dung dịch càng giảm thì
khả năng hấp thụ càng cao
• Khơng độc, có vị mặn, khơng nguy hiểm với con người. Tuy nhiên,
nên chú ý rằng : do tính hút nước mạnh, dung dịch rơi vào da sẽ gây
nóng và ngứa, vào mắt phải rửa sạch ngay đề phịng hư mắt .
• Ở nhiệt độ thấp hoặc nồng độ quá đặc, thì dung dịch H2O/ LiBr rất dễ
kết tinh (nồng độ LiBr trong dung dịch khống chế khơng trên 70 %) .
• Dung dịch H2O/ LiBr có tính ăn mịn kim loại. Đặc biệt, khi ở nhiệt độ
 1500C và với sự có mặt của khơng khí thì nó ăn mịn mạnh mẽ thép,
đồng và các hợp kim của đồng. Vì vậy, phải sử dụng thêm những chất
phụ gia để kìm hãm sự ăn mịn .
1.2.2.1.2. Phương pháp phụ gia phòng ăn mòn :
Do dung dịch H2O/ LiBr có tính ăn mịn mạnh kim loại, đặc biệt khi ở
nhiệt độ cao  1500C và với sự có mặt của khơng khí thì sự ăn mịn càng
mạnh mẽ hơn. Q trình ăn mịn khơng những làm giảm tuổi thọ của thiết bị
mà cịn sinh ra những khí khơng ngưng làm giảm độ chân không trong thiết bị
và làm giảm năng lực làm lạnh của máy. Để giảm bớt sự ăn mòn, máy lạnh
hấp thụ H2O/ LiBr thời trước đều dùng ống truyền nhiệt bằng thép không gỉ
hoặc hợp kim đồng - niken và vỏ bao ngoài đều dùng thép không gỉ hoặc hợp
kim của thép cho nên giá thành rất đắt .
Hiện nay, máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr có thể chỉ sử dụng ống truyền nhiệt
là ống đồng và vỏ bao ngoài bằng thép carbon nhờ sử dụng một số biện pháp
phịng ăn mịn thích hợp.
Qua q trình nghiên cứu và thực tiễn vận hành, chứng minh được rằng với
điều kiện nhiệt độ dung dịch không quá 120 0C, thêm vào dung dịch LiBr một
lượng (0,1  0,3) % Li2CrO4 làm chất xúc tác và 0,02 % LiOH để dung dịch
có tính kiềm yếu (độ pH 9,5  10,5) thì có thể kìm hãm một cách có hiệu quả
sự ăn mòn kim loại của dung dịch LiBr. Cần lưu ý rằng, Li2CrO4 sẽ bị phân
giải trong dung dịch có nhiệt độ cao trên 1300C, khi đó tác dụng kìm hãm ăn

mịn sẽ bị mất đi. Vì vậy, khi sử dụng chất phụ gia này cần phải nghiêm túc
khống chế nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi không vượt quá 120 0C.
Hơn nữa, đối với dung dịch LiBr có chứa Li2CrO4 phải khống chế độ pH dưới
11, nếu khơng dung dịch sẽ có trạng thái kết dính tạo thành những huyền phù
làm cản trở sự chuyển động và truyền nhiệt của dung dịch. Khi nhiệt độ dung
dịch LiBr cao hơn 120 0C, có thể sử dụng các chất phụ gia khác. Chẳng hạn,
cho dung dịch (0,01  0,1) % PbO hoặc 0,2 % Sb2O3 với 0,1 % KNbO3.
1.2.2.1.3. Phương pháp phụ gia tăng cường năng lực làm lạnh :
Các nhà nghiên cứu qua thực nghiệm, chứng minh được : trong dung dịch
LiBr cho thêm vào (0,2  0,3) % chất phụ gia [CH3(CH2)3 CHC2H5CH2OH]
sẽ làm tăng năng lực làm lạnh của máy lạnh hấp thụ lên (10  15) %.
6


Chất phụ gia này là một chất biểu thị hoạt tính, nó khơng những làm tăng
khả năng hấp thụ hơi nước của dung dịch LiBr mà còn hạ thấp áp suất của
dung dịch H2O/ LiBr và nâng cao hiệu quả ngưng tụ .
Tuy nhiên, lưu ý rằng chất phụ gia này khơng hịa tan trong dung dịch
LiBr. Vì vậy, trong quá trình vận hành liên tục của máy lạnh, chất phụ gia này
sẽ tích tụ trên bề mặt của dung dịch trong bình hấp thụ và bình sinh hơi và
dần dần mất đi tác dụng nâng cao năng lực làm lạnh. Cho nên, định kỳ cần
phải có biện pháp khuấy trộn dung dịch trong bình hấp thụ và bình sinh hơi để
dung dịch LiBr và chất phụ gia này hòa lại với nhau. Chẳng hạn, đổi nguồn
nhiệt vào bình sinh hơi sang bình hấp thụ và cho nguồn nước lạnh từ bình hấp
thụ sang bình sinh hơi...
1.2.2.2.Hệ phương trình tính các tính chất nhiệt vật lý của dung dịch
H2O/LiBr :
Qua chỉnh lý các số liệu thực nghiệm và các số liệu tra bảng đối với dung dịch
H2O/LiBr, các nhà nghiên cứu đã lập được các phương trình tính các thơng số
nhiệt động lực học và nhiệt vật lý học của dung dịch H2O/LiBr như sau :

Với phạm vi áp dụng :
0 0C  t  130 0C
0,30    0,70
Trong đó :
t : nhiệt độ của dung dịch
 : nồng độ khối lượng bromualiti trong dung dịch
1.2.2.2.1. Nhiệt độ sôi của dung dịch H2O/LiBr :
ts = A(x) + B(x).tP
Trong đó :

(1.1)

tP : nhiệt độ sơi của nước ở áp suất P

A(x), B(x) : các hệ số :
Với : x = .

A(x) =

4

 ( ai x i / 2 ) ;
i =0

18.
.
87.(1 −  )

ai , bi : các hệ số bất biến :
0

1
2
340,897
- 2638,978
7262,473
- 0,01050
6,70042
- 15,42477

I
ai
bi

B(x) =

4

 (b x
i

i/2

)

i =0

3
- 8119,078
16, 42477

4
3302,087
6,34249

1.2.2.2.2. Entanpi của dung dịch H2O/LiBr :
h=

4

 a n n + T
n =0

3

 bn n + T2
n =0

2

c 

n

n

+ T3d

(1.2)

n =0

Trong đó :
an , bn , cn và d : các hệ số bất biến :
a0 =
a1 =
a2 =
a3 =
a4 =

- 954, 8
47, 7739
-1, 59235
0, 29422
-7, 689. 10-5

b0 =
b1 =
b2 =
b3 =
7

- 0, 3293
0, 04076
-1, 36. 10-5
-7, 1366 . 10-6


c0 =
c1 =
c2 =

7, 4285 . 10-3
-1, 5144 . 10-4
1, 3555 . 10- 6

-2, 269 . 10- 6

d =

1.2.2.2.3. Nhiệt dung riêng của dung dịch H2O/LiBr :
CP = 3,6371 - 0,029.  + 1,4285714.10-5 .( 65.t + 30. - .t )

(1.3)

1.2.2.2.4. Entrôpi của dung dịch H2O/LiBr :
S = C1+ C2T + C3T2 + C4T3 + C5 + C6T + C7T2 + C82 + C9T2 +
(1.4)
C103
Trong đó :
Ci : các hệ số bậc biến :
i
1
2
3
4
5

Ci
- 2,14232.10-1
3,538766.10-3

2,631565.10- 6
- 6,670551.10-9
1,130756

i
6
7
8
9
10

Ci
- 6,980378.10-3
4,689827.10- 6
1,275532
1,823893.10-3
6,440219.10-1

1.2.2.2.5. Khối lượng riêng của dung dịch H2O/LiBr :
 = 1.049 + 53,54. m - 0, 718. m2 - t.. ( 0,584 - 0,0146. m ) Trong đó :

m = 11, 514.

5,7.10 8
(t + 273,15) 3

(1.5)


100 − 

1.2.2.2.6. Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch H2O/LiBr :
Khi nhiệt độ của dung dịch t  80 0C : (1.6)
 = -3,5552933 +3,407759.10- 2.T -9,381419.10- 5.T2 +8,834924.10- 8.T3
+A()
Trong đó :
A () : hệ số kể đến mối liên quan tăng nhiệt của dung dịch và nước :
A () = 0,4923607. - 0,422476.10-2.T. + 5,658527.10-6.T2.
- 0,1522615.2 - 1,730562.10-4.T.2 + 1,895136.3
Khi nhiệt độ của dung dịch t > 80 0C : (1.7)
 = -8,8574733 +6,973969.10- 6.T -1,694229.10- 4.T2 + 13,689024.10- 8.T3
+A()
1.2.2.2.7. Độ nhớt động lực học của dung dịch H2O/LiBr :
Khi nhiệt độ của dung dịch t  70 0C : (1.8)
 = [ 1,8793 - 0,025765.  - 0,035. t + 0,0004. .t +

− 169,263 + 6,989.
]. 10- 3
t + 223,95 − 363.

Khi nhiệt độ của dung dịch t > 70 0C : (1.9)
 = [ - 0,5707 + 0,009235.  +

− 169,263 + 6,989.
]. 10- 3
t + 223,95 − 363.

1.2.2.2.8. Sức căng bề mặt của dung dịch H2O/LiBr : (1.10)
8

 = D1 + D 2T + D3T2 + D4T3 + D5  + D6T + D7T2 + D8 2 + D9T2 + D10 3
Trong đó :
Di : các hệ số bậc biến :
i
Di
i
Di
-2
1
21,54266.10
6
2,52345.10-5
- 9,799993.10-4
2
7
4,199336.10-7
2,314404.10-6
3
8
5,968984.10-2
- 2,17009.10-9
4
9
- 3,000691.10-4
- 2,020992.10-2
5
10
7,308868.10-2
* Riêng khi dung dịch chỉ cịn là nước, các cơng thức được tính như sau

1.2.2.2.9. p suất bảo hồ : (1.11)
lgPn = 0,0914903 - 0,0314708.[T-1 - (7,9151 - 2,6726. lgT).10-3 - 8,625.10-7.T]
1.2.2.2.10. Nhiệt dung riêng của nước :
CPn = 5,590560 - 8,8346.10-3.T + 1,379016.10-5.T2
(1.12)
1.2.2.2.11. Hệ số dẫn nhiệt của nước :
n =- 0,143633 + 0,00253817.T + 0,299583.10-5.T2 - 0,20682 .10-7.T3

(1.13)

1.2.2.2.11. Độ nhớt động lực học của nước :
lnn = - 6,87757. 10-3 - 2,1916. T-1 + 6,38605. 102. T-2

(1.14)

1.3. Chọn thông số tính tốn và cấp điều hịa trong hệ thống điều hịa
khơng khí:
1.3.1.Cấp điều hịa khơng khí trong hệ thống điều hịa khơng khí:
Cấp điều hào khơng khí thể hiện độ chính xác trạng thái khơng khí cần
điều hịa (nhiệt độ, độ ẩm... ) của cơng trình. Có ba cấp điều hào khơng khí.
Cấp I có độ chính xác cao nhất, duy trì nhiệt độ trong phịng điều hịa với
mọi phạm vi nhiệt độ ngồi trời, hệ thống có độ tin cậy cao, chỉ sử dụng
trong trường đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt
Cấp II có độ chính xác trung bình, duy trì nhiệt ẩm trong phịng điều hịa ở
một phạm vi cho phép, sai lệch không quá 200 h trong một năm
Cấp III có độ chính xác vừa phải, duy trì các thơng số trong phịng điều
hịa trong một phạm vi cho phép với sai lệch tới 400h trong một năm, hệ
thống có độ tin cậy khơng cao nhưng rẻ tiền vì vậy được dùng phổ biến trong
các cơng trình dân dụng và nơi cơng cộng.
Nếu chọn cơng trình có độ chính xác cao nhất (cấp I) , sẽ kéo theo năng

suất lạnh yêu cầu lớn nhất và dẫn đến giá thành của cơng trình cũng sẽ cao
nhất. Trong tính tốn này do thiết kế cho phịng làm việc nên em chọn hệ
thống điều hịa cấp III vì ở đây cơng trình chỉ cần độ chính xác vừa phải.
1.3.2.Chọn thơng số tính tốn:
9


1.4.2.1.Nhiệt độ và độ ẩm của khơng khí trong phịng:
Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của khơng khí trong phịng ký hiệu tT,T ứng
với trạng thái của khơng khí trong phòng được biểu thị bằng điểm T trên đồ
thi I- d. Trong thiết kế này hệ thống điều hòa dùng để làm lạnh khơng khí
trong mùa nóng, nên các thơng số được chọn cho mùa nóng.
+ Độ ẩm tương đối của khơng khí trong phịng: theo [TL6-tr162]
T = 35  70 %, chọn T = 60 %.
+ Nhiệt độ của khơng khí trong phịng: theo [TL6-tr158]
tT = 22  27 oC, chọn tT = 25 oC.
1.4.2.2.Nhiệt độ và độ ẩm của khơng khí ngồi trời:
Nhiệt độ và độ ẩm khơng khí ngồi trời được ký hiệu tN, N. Trạng thái
khơng khí ngồi trời được biều thị bằng điểm N trên đồ thị I- d.Thơng số tính
tốn ngồi trời được chọn theo hệ thống điều hòa cấp III và cho mùa nóng.
+ Nhiệt độ của khơng khí ngồi trời: tN = t max
t max: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất ở Đà Nẵng, chọn theo bảng
[TL6-tr166] ta có: tháng 6 là tháng nóng nhất trong năm, t max= 34,5 oC
+ Độ ẩm tương đối của khơng khí ngồi trời:N = ( t max)
( t max): độ ẩm tương đối trung bình của tháng nóng nhất (là tháng 6) chọn
theo bảng [TL6-tr172] ta có: với tháng nóng nhất là tháng 6 thì độ ẩm tương
đối trung bình trong năm là: ( t max) = 80,5%.

10

Chương 2:

TÍNH TỐN PHỤ TẢI LẠNH

Mục đích tính tốn của chương này nhằm xác định tổng các phụ tải nhiệt
của phịng làm việc làm cơ sở để tính năng suất lạnh của hệ thống điều hịa
khơng khí.
2.1.Cân bằng nhiệt trong phịng cần điều hịa khơng khí:
Để tính tốn phụ tải hệ thống điều hịa khơng khí cần tính cân bằng nhiệt
trong phịng điều hịa, cụ thể là tính các lượng nhiệt tỏa ra, các lượng nhiệt
truyền qua kết cấu bao che, trên cơ sở đó tính năng suất lạnh của hệ thống
điều hịa khơng khí. :
Vậy phụ tải hệ thống là: Qthừa= Qtỏa + Qt + Qbx
+ Qtỏa: Thành phần nhiệt do các nguồn nhiệt có trong khơng gian điều hòa
tỏa ra
+ Qt.: lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào phòng do độ chênh
nhiệt độ
+ Qt.: lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào phòng do bức xạ mặt trời
2.2.Tính lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do độ chênh nhiệt độ
Qt:
Qt = k.F.t , [W]
Trong đó:
+ k: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che [W/m2.độ]
+ F: diện tích của kết cấu bao che [m2].
+ t: hiệu số nhiệt độ tính tốn [oC].
2.2.1.Xác định hiệu số nhiệt độ tính tốn t:
t =  (tN - tT )
trong đó:
+ tN: nhiệt độ của khơng khí bên ngồi phịng điều hịa, tN =

o
34,5 C
+ tT: nhiệt độ của khơng khí bên trong phịng điều hịa, tT= 25oC
+ : hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che đối với khơng khí
ngồi trời, theo [TL6-tr274] đối với tường hoặc mái tiếp xúc với khơng khí
bên ngoài  = 1, đối vời tường ngăn cách với phịng khơng tiếp xúc với
khơng khí bên ngồi  = 0,4
2.2.2.Xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che:
Hệ số truyền nhiệt k của kết cấu bao che được xác định theo cơng thức sau:
k=
trong đó:

1


1
+ i +
T
i  N
1

11

, [W/m2.độ].


+ T: hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt bên trong của kết cấu bao che,
[W/m độ]. Do bề mặt bên trong của tường, trần là nhẵn nên theo [TL6-tr276]
ta có T = 11,63 W/m2.độ
+ N: hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt bên ngoài của kết cấu bao che,

[W/m2độ]. Do bề mặt bên ngoài tiếp xúc với khơng khí nên theo [TL6tr276] ta có N = 23,26 W/m2.độ, bề mặt hướng sang phịng lạnh khác
theo[TL6-tr276] ta có N = 11,63 W/m2.độ
+ i: bề dày của lớp vất liệu của kết cấu bao che, [m]
+ i: hệ số dẫn nhiệt của vất liệu, [W/m.độ].
a. Kết cấu tường và kính cửa phịng làm việc:
2

2

4

3

1





T

N



N



T

Bảng 2.1:
Hệ
số
dẫn nhiệt Tỉåìng phng lm viãû
Kênh cỉía và chiều
c
dày của lớp
vật liệu
xây tường và kính cửa (hệ số dẫn nhiệt được tra theo bảng 4-22 ,[TL6tr278])
STT
1
2
3
4

Vật liệu
Vữa trát ximăng
Gạch nhiều lỗ
Vữa trát ximăng
Kính cửa

i,[W/m.độ]
0,93
0,52
0,93
0,755

b.Kết cấu trần phịng làm việc:
2

1

3

12 ng lm viãû
Tráư
n ph
c

I, [m]
0,01
0,1
0,01
0,005


Bảng 2.2: Hệ số dẫn nhiệt và chiều dày của lớp vật liệu xây trần
(hệ số dẫn nhiệt được tra theo bảng 4-22 ,[TL6-tr278])
STT
1
2
3

Vật liệu
Vữa trát ximăng
Bê tông trần
Vữa trát ximăng

i,[W/m.độ]
0,93

1,55
0,93

I, [m]
0,01
0,15
0,01

Vậy suy ra hệ số truyền nhiệt k là:
Bảng 2.3: Hệ số truyền nhiệt k
Tên gọi

Ký hiệu

Tường bao xung quanh tiếp xúc với khơng khí bên ngồi
Tường bao xung quanh ngăn giữa hai phịng
Trần
Kính cửa tiếp xúc với khơng khí bên ngồi
Kính cửa ngăn giữa hai phịng

kxqkk
kxqpl
kt
kckk
kcpl

Giá
trị93
2
[W/m .độ]

2,93
2,59
3,44
7,37
5,60

2.2.3.Bề mặt trao đổi nhiệt của các kết cấu bao che:
Khi tính toán tổn thất nhiệt, điều quan trọng là phải biết kích thước trao
đổi nhiệt của kết cấu bao che: tường, nền, trần, cửa sổ, cửa lớn.
Kích thước của tường, cửa sổ, cửa chính, sàn, trần trên mặt bằng (hình 2.1)

B
T

Â
N

Hình
2.1
a.L
13


ượng nhiệt truyền qua tường xung quanh là của phòng I:
Bảng 2.3
Kết cấu
Số
Kích
F,[m2] K
lượng

thước,[m]
[W/m2.độ]
Cửa sổ
2 cửa
2,88
7,37
1,2  1,2
Cửa chính1
1 cửa
2,66
7,37
1,4  1,9
Cửa chính2
1 cửa
2,66
5,60
1,4  1,9
Tường tiếp xúc 29,46
2,93
3,5(2
khơng khí bên
2,5+5)
ngồi trừ cửa
Tường ngăn giữa 14,84
2,59
5  3,5
hai phịng lạnh
trừ cửa
Trần
12,5

3,44
5  2,5
Tổng

t,[o
C]
9,5
9,5
3,8
9,5

Qi,[W]

3,8

146,1

3,8

163,4
1573,9

b.Lượng nhiệt truyền qua tường xung quanh là của phịng II:
Bảng 2.4
Kết cấu
Số
Kích
F,[m2] K
t,[o
lượng

thước,[m]
[W/m2.độ] C]
Cửa sổ
2 cửa
2,88
7,37
9,5
1,2  1,2
Cửa chính1
1 cửa
2,66
7,37
9,5
1,4  1,9
Cửa chính2
1 cửa
2,66
5,60
3,8
1,4  1,9
Tường tiếp xúc 2,93
9,5
3,5  (2  43,46
khơng khí bên
 4,5 + 5)
ngồi trừ cửa
Tường ngăn giữa 14,84
2,59
3,8
5  3,5

hai phịng lạnh
trừ cửa
Trần
22,5
3,44
3,8
5  4,5
Tổng

201,6
186,2
56,6
820

Qi,[W]
201,6
186,2
56,6
1209,7
146,1
294,1
2094,3

2.2.4.Tính lượng nhiệt truyền qua nền nhà:
Nền được đúc bằng bêtơng đá nhăm tra bảng theo [TL6-tr279]
ta có  = 1,27 W/m.độ , theo [TL7-tr41] ta có hệ số truyền nhiệt được chọn
như sau:
Xem nền như là một vách phẳng, trong đó nhiệt truyền theo bề mặt nền
ngồi ra theo các dải khác nhau.
+ Đối với phòng I: Nền được chia làm 1 dải, có bề rộng 2,26 m.

Theo [TL7-tr41] ta có kI = 0,5 W/m2.độ
Suy ra lượng nhiệt truyền qua nên phòng I là:
QnI = kn.Fn.ttn = 0,5  (2,26  4,76) 3,8 = 20,4 W
14


+ Đối với phòng II: Nền được chia làm 1 dải, có bề rộng 2,13 m.
diện tích dải nền được xác định là: F1= 4  (4,26 + 4,76) = 36,08 m2
Theo [TL7-tr41] ta có kI = 0,5 W/m2.độ
Suy ra lượng nhiệt truyền qua nên phòng II là:
QnII = kn.Fn.ttn= 0,5  36,08 3,8 = 68,5 W
Vậy lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh nhiệt độ
Qt = QtI+ QtII + QnI + QnII
Qt = 1573,9 + 2094,3 + 20,4 + 68,5 = 3757,1 W
2.3.Tính tốn lượng nhiệt truyền vào phòng do bức xạ mặt trời Qbx:
Đối với các vùng nhiệt đới như nước ta nói chung và Đà Nẵng nói riêng,
quanh năm có mặt trời, nhất là về mùa hè ánh nắng càng gay gắt. Do đó nhiệt
lượng do bức xạ mặt trời truyền qua kết cấu bao che vào nhà rất lớn. Lượng
nhiệt này phụ thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời lên mặt phẳng kết cấu bao
che và khả năng cản nhiệt bức xạ của bản thân kết cấu bao che.
Qbx = Q bxk + Q bcbx
Q bxk : Nhiệt bức xạ qua kính vào nhà ,[W]
Q bxk : Nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che vào nhà,[W]
2.3.1.Tính tính tốn nhiệt bức xạ truyền qua cửa kính:
Lượng nhiệt bức xạ truyền qua cửa kính vào nhà xác định theo cơng thức
[TL6-tr289]:
Q bxk = 1.2.3.4.qbx.Fk
Trong đó:
+ 1: hệ số kể đến độ trong suốt của cửa kính, do trong thiết kế này cửa
kính 1 lớp nên theo [TL6-tr289] ta có 1 = 0,9

+ 2: hệ số kể đến độ bẩn của mặt kính, do trong thiết kế này cửa kính 1
lớp nên theo [TL6- tr 289] ta có 2 = 0,8
+ 3: hệ số kể đến mứt độ che khuất bởi khung cửa, do trong thiết kế này
cửa kính được làm bằng khung gỗ một lớp kính nên theo [TL6-tr290] ta có
3= 0,61  0,64 , chọn 3= 0,62
+ 4: hệ số kể đến che khuất bởi các hệ thống che nắng, do trong thiết kế
này dùng ô văng che nắng nên theo [TL6-tr290] ta có 4= 0,95
+ qbx: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm
tính tốn ,[W/m2]
+ Fk: diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính tốn, [m2]
Xác định cường độ bức xạ mặt trời tại thời điểm tính tốn (9 giờ sáng của
tháng 5), xâm nhập vào phòng điều hòa qua kính cửa sổ quay về hướng đơng
tại Đà Nẵng, tra bảng theo [TL6-tr205] với vĩ độ 20o Bắc ta có q bxk = 312
W/m2
Tại thời điểm tính tốn vào lúc 9 giờ sáng nên bức xạ mặt trời chiếu vào
nhà theo hướng đơng mà ở phía đơng chỉ có một cửa kính do đó ta có diện
tích của một cửa sổ là: Fcs = 1,14 m2
Vậy lượng nhiệt bức xạ qua kính vào nhà là:
15


Q bxk = 0,9  0,8  0,62  0,95  312  1,14 = 150,8 W
2.3.2.Tính tốn nhiệt bức xạ truyền qua kết cấu bao che:
Nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua bộ phận kết cấu bao che nhận nhiệt bức
xạ vào phịng tính theo cơng thức [TL6-tr290]. Ơí đây do trên phịng làm việc
cịn có nhiều tầng nên ta khơng tính nhiệt bức xạ qua trần, tường nhận nhiệt
bức xạ mặt trời chủ yếu là tường phía Đơng và phía Tây cịn tường phía Nam
và phía Bắc nhận nhiệt bức xạ rất ít nên ta bỏ qua.
Q bcbx = 0,047. kt . F.  .q bx' ,[ W ]
Trong đó:

+ kt: Hệ số truyền nhiệt của tường bao xung quanh nhận nhiệt bức xạ,
[W/m2.độ].Ta có kt = 4,04 W/m2.độ
+ F: Diện tích của tường phía Tây và phía Đơng trừ cửa, ta có F = 2  D
h
F = (2  5  3,5) - 1,44 = 33,56 m2
+ q bx' : Cường độ bức xạ mặt trời tại Đà Nẵng chiếu lên tường phía Tây và
Đơng theo [TL6-tr290] ta có q bx' = 157 W/m2
+ : Hệ số hấp thụ của trần nhận nhiệt bức xạ, tra bảng theo [TL6-tr292]
ta có  = 0,54  0,65 ,chọn  = 0,6
Nhiệt bức xạ truyền qua kết cấu bao che là:
Q bcbx = 0,047  4,04  33,56  0,6  157 = 600,3 W
Vậy lượng nhiệt bức xạ truyền vào phòng điều hòa là:
Qbx = Q bxk + Q bcbx = 150,8 + 600,3 = 751,1 W
2.4.Tính lượng nhiệt tỏa Qtỏa:
2.4.1.Nhiệt do người tỏa ra:
Trong q trình hơ hấp và hoạt động cơ thể người tạo ra nhiệt. Lượng
nhiệt do người tảo ra phụ thuộc vào trạng thái, mức độ lao động, mơi trường
khơng khí xung quanh, lứa tuổi ... Nhiệt độ người tỏa ra gồm hai phần:
Một phần tỏa trực tiếp vào khơng khí, làm tăng nhiệt độ khơng khí gọi là
nhiệt hiện. Một phần khác làm bay hơi mồ hôi trên bề mặt da, lượng nhiệt này
tỏa ra mơi trường khơng khí làm tăng entanpi của khơng khí mà khơng làm
tăng nhiệt độ của khơng khí gọi là lượng nhiệt ẩn. Tổng hai lượng nhiệt này
gọi là lượng nhiệt toàn phần do người tỏa ra.
Lượng nhiệt do người tỏa ra trong phịng: theo [TL6-tr297] ta có cơng
thức:
Qn = n . q ,[W]
Trong đó:
+ n: số người trong phòng; phòngI: n = 1người, phòng II: n = 4 người
+ q: lượng nhiệt toàn phần do người tỏa ra ,[W/người]
tra bảng theo [TL6-tr297] với nhiệt độ trong phòng điều hịa là 25 oC và lao

động trí óc, ta có q = 139,56 W/người
Suy ra nhiệt do người tỏa ra là:
Qn= 5  139,56 = 697,8 W
16


2.4.2.Nhiệt tỏa ra do thắp sáng Qs:
Lượng tỏa ra do thắp sáng bằng đèn huỳnh quang, theo [TL6-tr295] ta có
cơng thưc sau:
Qs= 860 . N ,[kcal/h]
N: tổng công suất của các đèn huỳnh quang, [KW].
Phịng I được bố trí 1 đèn huỳnh quang loại 1,2 m có cơng suất Nđ1,2= 40 W .
Phịng II được bố trí 2 đèn huỳnh quang loại 1,2 m có cơng suất Nđ1,2= 80 W
Vậy tổng công suất của các đèn huỳnh quang là N = 0,12 KW
Suy ra nhiệt tỏa ra do thắp sáng là:
Qs= 860  0,12 = 103,2 kcal/h = 120 W
2.4.3.Nhiệt do máy móc tỏa ra Qmc:
Qmc=Nđ ,[W]
Trong đó:
Nđ: Cơng suất lắp đặt của thiết bị. có 4 máy vi tính có Nđ= 40 W
Suy ra lượng nhiệt do máy móc tỏa ra là:Qmc= 4 40 = 160 W
Vậy lượng nhiệt Qtỏa= Qn + Qs+ Qmc
Qtỏa= 697,8 + 120 + 160 = 977,8 W
* Vậy lượng nhiệt thừa là: QT= Qt + Qbx+ Qtỏa
QT= 3757,1 + 751,1 + 977,8 = 5486 W
2.5.Tính lượng ẩm thừaWT:
lượng ẩm do người tỏa ra được xác định theo [TL6-tr299] ta có cơng thức:
W = n . g . 10-3 ,[kg/h]
Trong đó:
+ n: số người thường xuyên ở trong 2 phòng làm việc: n = 5 người

+ g: lượng ẩm tỏa ra [g/h.người], phụ thuộc vào trạng thái, cường độ
lao động và nhiệt độ môi trường xung quanh, tra theo [TL6-tr299] với nhiệt
độ trong phòng là 25oC và cơng việc là lao động trí óc ta có g = 105
g/h.người.
suy ra lượng ẩm do người tỏa ra là:
WT = 5  105.10-3 = 0,525 kg/h
2.6.Thành lập và tính tốn sơ đồ điều hịa khơng khí:
2.6.1.Xác định hệ số góc tia của q trình thay đổi trạng thái khơng khí
trong phịng T:
Xác định trị số hệ số góc tia của q trình thay đổi trạng thái khơng khí
trong phịng( q trình thổi khơng khí vào ở trạng thái V(Iv, dv)trung hòa với
lượng nhiệt ẩm thừa trong phòng và thay đổi đến trạng thái T(IT,dT) ),theo
đúng yêu cầu. Ta có cơng thức là:
T =

QT
WT

trong đó:
+ QT: lượng nhiệt thừa, QT = 5846 W = 5026,6 kcal/h
+ WT: lượng ẩm thừa, WT = 0,525 kg/h

17


5026,6
= 9574,5
0,525

suy ra: T =

2.6.2. Sơ đồ tuần hồn khơng khí theo một cấp:
1. Chọn sơ đồ điều hịa khơng khí :
Chọn sơ đồ tuần hồn khơng khí một cấp là vì tận dụng được nhiệt độ thấp
trong phịng điều hịa khơng khí do đó làm giảm được năng suất lạnh do
khơng gian điều hịa khơng sinh ra chất độc hại.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hịa khơng khí kiểu tuần
hồn một cấp.
12
N

1

C
5

4

7

V
6

O

T
8

2

QT
11

T
9
WT
10

Hình 2.3
Ngun lý hoạt động: Khơng khí ngồi trời có trạng thái N(tN, N) có lưu
lượng LN qua cửa hút của khơng khí ngồi trời 1, đi vào buồng hòa trộn 3 , để
hòa trộn với lượng khơng khí tuần hồn có trạng thái T(tT, T) có lưu lượng LT
được hút theo cửa gió tuần hồn 2. Sau khi hịa trộn khơng khí có trạng thái
C, được xử lý nhiệt ẩm (làm lạnh ,làm khơ) trong thiết bị xử lý khơng khí 4,
đạt đến trạng thái O, rồi được quạt gió 5 đường ống đẩy 6 và hệ thống phân
phối khí 7 thổi vào phịng được điều hịa 8. Trong phịng 8,lượng khơng khí
thổi vào trạng thái
V(tV, V) được thực hiên quá trình trao đổi nhiệt ẩm với khơng khí ở trong
phịng có chứa lượng nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT, tự biến đồi trạng thái đến
trạng thái T theo T=

QT
, sau đó một phần khơng khí sử dụng lại được hút
WT

qua miệng hút 9, đường ống hút hồi gió hồi 10 và quạt gió hồi 11(có thể
khơng sử dụng quạt hồi này) tuần hồn về buồn trộn 3. Phần khơng khí thừa
cịn lại được thải qua cửa thải gió 12 ra ngồi
2. Xác định các trạng thái trên đồ thị I- d:
+Trạng thái khơng khí trong phịng làm làm việc T:

T = 60% , tT = 25oC tra bảng [TL7-tr283] suy ra IT = 13,3 kcal/kg khơng
khí; dT= 12 g/kg khơng khí khơ.
+ Trạng thái khơng khí ngồi trời N
N = 80,5%, tN = 34,5 oC tra bảng theo [TL7-tr283] suy ra
IN = 26 kcal/kgkhơng khí ; dN = 29 g/kg khơng khí khơ
18


IN

I

T

N
 = 95%

tN

C

tT

T

= 100%

Ic

=

t
ns
co
t
=
ns
co

IT

O

V

d

Hình 2.4
+ Hệ số góc tia: T = 10983,3
Qua điểm T trên đồ thị ta vẽ đường thẳng có hệ số góc T và cắt đường  =
95% tại điểm O ta có tO= 17oC. Với cách phân phối khơng khí kiểu thổi trên
xuống, theo [TL6-tr301] ta có tv = tT- tv= 7 10oC , chọn tv=17 oC. vậy ta
chọn điểm O trùng với điểm V có Iv= 11,61 kcal/kg.khơng khí. Xác định điểm
C như sau:
Trước tiên cần tính lưu lượng khơng khí trao đổi cần thiết:
L=

QT
5026,6
=

= 2413,3 kg/h
I T − IV
13,3 − 11,61

Tính lượng khơng khí bên ngồi cần thiết để thổi vào phịng LN:
L = LN+ LT
Trong đó:
+ LN: lượng khơng khí bên ngồi cần thiết thổi vào phịng điều hịa.
+ LV: lượng khơng khí tuần hồn.
Lượng khơng khí bên ngồi LN được tính dựa theo công thức theo [TL6tr311] như sau:
Theo yêu cầu vệ sịnh trong 1 giờ cần cấp cho mỗi người trong phịng khơng
hút thuốc lá một lượng khơng khí trong sạch bên ngồi (khơng khí tươi ) là
(30  35) kg/h nếu số người là n thì lượng khơng khí bên ngoài cần cung cấp
là:
LNyc = (30  35) n ,[kg/h]
LNyc= 30  4 = 120 kg/h
Theo [TL6-tr312] ta có:
+ nếu lượng khơng khí LNyc > 10% L thì lấy lượng khơng khí ngồi cần
thiết để tính tốn LN = LNyc
+ nếu LN  10%L thì lấy LN =

1
L
10

19


ta có 10%L = 2413,3 kg/h.vậy LN <10%L suy ra LN =

2413,3
L
=
= 241,33
10
10

kg/h
và LT = L- LN = 2413,3 - 241,33 = 2171,97 kg/h
Vậy ta có được LN và LT ta dể dàng xác định được điểm khơng khí hịa trộn C
trên đồ thị I- d theo nguyên tắc hòa trộn. Nối doạn NT và chia đoạn NT theo tỉ
L
CT LN
=
 CT = TN . N . Từ đồ thị [TL7-tr283] ta đo được TN = 66 mm
TN
L
L
241,33
= 6,6 mm. Vậy ta xác định được điểm
Suy ra CT = 66 
2413,3

lệ

C(Ic=14[kcal/kg],dc=13,2 g/kg khơng khí khơ) nằm trên đoạn TN và cách
điểm T một khoảng 6,6 mm. Nối C với O ta được q trình điều hịa khơng
khí cần thiết: N + T = C → O → V → T
Trong đó:
N + T = C : q trình hịa trộn khơng khí giữa khơng khí bên ngồi trời

ở trạng thái N và khơng khí tuần hồn ở trạng thái T trong buồng hịa trộn.
CO: q trình xử lý làm lạnh và làm khơ khơng khí bằng thiết bị xử lý
khơng khí:
O  V: q trình tự biến đồi trạng thái khơng khí do nhận nhiệt thừa và
ẩm thừa trong phịng điều hịa theo hệ góc tia T
• Năng suất lạnh cần thiết của dàn lạnh:
Q 0DL = L(IC - IO) ,[kcal/h]
L = 2413,3 kg/h
IC = 14,5 kcal/kg khơng khí
IO = IV = 11,61 kcal/kg khơng khí.
Q 0DL = 2413,3  (14 -11,61 ) = 5767,07 kcal/h = 6689,8 W
•

Năng suất lạnh của dàn bay hơi Q0 là:

Q0 Bao gồm năng suất lạnh của dàn lạnh, tổn thất đường ống, thiết bị và
phần dự trữ.
Q0 = 1,05. Q 0DL ,theo [TL2-tr92]
Q0 =1,05  6689,8 =7000 W
Vậy năng suất lạnh yêu cầu để thiết kế máy lạnh hấp thụ dùng cho điều hịa
khơng khí văn phịng làm việc với diện tích 35 m2 là Q 0= 7000 W.

20


Chương3: TÍNH TỐN CHU TRÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ

H2O/BrLi MỘT CẤP
Chương này nhằm mục đích xác định các điểm nút của chu trình và xác
định các phụ tải nhiệt của các thiết bị trao đổi nhiệt của máy lạnh hấp thụ

H2O/LiBr một cấp dùng để điều hịa khơng khí.
3.1. Mơ hình máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr một cấp
+ Vì hệ thống làm việc với độ chân không rất cao, để giảm khả năng
khơng khí lọt vào hệ thống, giống như các máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr thực
tế tôi khơng bố trí các thiết bị riêng rẽ mà bố trí kết hợp thiết bị sinh hơi, thiết
bị ngưng tụ trong cùng một bình và thiết bị bay hơi, thiết bị hấp thụ trong
cùng một bình. Hai bình này có dạng ống chùm nằm ngang .
+ Trong hệ thống có thiết bị hoàn nhiệt để tận dụng nhiệt của dung dịch từ
thiết bị sinh hơi về để gia nhiệt cho dung dịch sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ
nhằm mục đích giảm lượng nhiệt cấp cho thiết bị sinh hơi và giảm lượng
nước làm mát tại thiết bị hấp thụ. Vì hai mơi chất trao đổi nhiệt đều ở trạng
thái lỏng, nên tơi chọn loại thiết bị hồn nhiệt kiểu ống lồng ống . Dung dịch
cần gia nhiệt đi ở trong ống trong, dung dịch cần làm nguội đi ở trong khơng
gian giữa hai ống. Hai dịng dung dịch được chuyển động ngược chiều nhau .
+ Do nguồn gia nhiệt có nhiệt độ thấp, nên để tăng hiệu quả của hệ thống,
ngoài thiết bị bay hơi và thiết bị hấp thụ dùng kiểu tưới, tôi cũng dùng thiết bị
sinh hơi kiểu tưới nhờ tận dụng lực của bơm dung dịch có sẵn và bố trí thiết
bị như hình (2.1).
+ Chọn mơi trường giải nhiệt là nước giếng khoan vì dùng nước giếng
khoan giảm được chi phí đầu tư do không dùng tháp giải nhiệt, quạt giải
nhiệt. Nước giếng khoan có nhiệt độ thấp hơn nước thường nên càng làm
giảm nhiệt độ ngưng tụ tăng hệ số lạnh của chu trình, do hệ thống nhỏ nên
lượng nước giếng khoan tiêu hao khơng lớn chi phí vận hành chỉ là bơm
giếng so với dùng bơm và dùng quạt giải nhiệt . Ta dùng nước giếng khoan
để giải nhiệt vì nước giếng khoan có nhiệt đơ ln ổn định trong cả
năm(mùa hè và mùa đơng) và có nhiệt độ thấp hơn so với các nguồn nước
khác như nước sông hồ ,mạng nước thành phố, , theo [TL1- tr7] sử dung
nước giếng khoan khơng tuần hồn có thể lấy cao hơn hoặc bằng nhiệt độ
trung bình hằng năm (01)oC, tra bảng theo[TL2- tr8] ta có nhiệt độ trung
bình hằng năm tại Đà Nẵng t = 25,6 oC.

+ Chọn vật liệu chế tạo là inox vì dung dịch LiBr có tính ăn mịn kim loại
cao. Nó ăn mịn mạnh mẽ thép, đồng và hợp kim của đồng.
+ Chọn nhiệt độ ra của nước tải lạnh tm2.Theo [TL2-tr102] chất tải lạnh là
nước thì nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh  5 oC, nhiệt độ sôi của môi chất
lạnh t0 thấp hơn nhiệt độ trung bình của nước tải lạnh là 4  6oC. Do đó trong
thiết kế này chọn nhiệt độ ra của nước tải lạnh là: tm2=8oC
3.1.1. Mơ hình máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr được chọn như sau :

21


Nước làm mát

TB SH

TB NT

I

Nướcgia nhiệt
TB BH

Ống xi phông
Chất tải lạnh
Nước làm mát

BT HN

TB HT
II

Bơm MTL

Bơm dd đậm đặc

Hình 3.1 . Mơ hình máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp
TB SH
TB NT
TB BH

TB HT
BT HN
Bơm MTL

Thiết bị sinh hơi
Thiết bị ngưng tụ
Thiết bị bay hơi

Thiết bị hấp thụ
Thiết bị hồi nhiệt
Båm
mäi
cháút
laûnh
3.1.2.Nguyên lý làm việc máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp:
Mạy lảnh háúp thủ mäüt cáúp H2O/LiBr cọ ngun l laỡm vióỷc
nhổ hỗnh 1.1,vỗ coù aùp suỏỳt vaỡ hióỷu aùp rỏỳt nhoớ nón noù õổồỹc bọỳ trờ
nhổ hỗnh 3.1.
Nhổợng thióỳt bở chờnh õổồỹc bọỳ trờ trong hai hỗnh truỷ I vaỡ II õóứ
dóứ daỡng duy trỗ õọỹ chỏn khọng trong hóỷ thọỳng. Bỗnh I coù aùp suỏỳt

ngổng tuỷ ,bỗnh II coù aùp suỏỳt bay hồi. Trong bỗnh I coù bọỳ trờ daỡn ngổng
vaỡ bọỹ phỏỷn sinh hồi. Trong bỗnh II cọ bäú trê dn bay håi v bäü pháûn
háúp thủ , giỉỵa cạc thiãút bë trãn cọ âäü chãnh nhiãût õọỹ õaùng kóứ nhổ
ồớ bỗnh I laỡ nhióỷt õọỹ ngổng tuỷ vaỡ nhióỷt õọỹ gia nhióỷt , ồớ bỗnh II l
nhiãût âäü bay håi v nhiãût âäü háúp thủ nhỉng khọng cỏửn caùch nhióỷt,
vỗ hóỷ thọỳng coù õọỹ chỏn khọng cao l mäi trỉåìng cạch nhiãût l tỉåíng.
Nỉåïc gia nhiãût tỉì ngưn nàng lỉåüng khạc nhau: nàng lỉåüng
nhiãût màût tråìi, táûn dủng nhiãût nàng thỉìa, phãú thi, thỉï cáúp, r
tiãưn nhổ khoùi thaới, hồi trờch ... õi vaỡo bỗnh sinh håi (TBSH) âãø gia nhiãût
cho dung dëch âáûm âàûc H2O/LiBr. Håi nỉåïc sinh ra bay qua dn
ngỉng(TBNT), thi nhiãût cho nỉåïc lm mạt v ngỉng tủ lải. Dung
dëch âáûm âàûc khi máút nỉåïc tråí thnh dung dëch long v âỉåüc âæa
22


trồớ laỷi daỡn hỏỳp thuỷ (TBHT) trong bỗnh II, vỗ vi phun lm nhiãûm vủ
gim ạp nãn khäng cáưn van tiãút lỉu âàûc biãût nỉỵa.
Nỉåïc sau khi ngỉng tủ åí dn ngỉng (TBNT), s chy qua äúng xi
phäng âãø gim ạp räưi chy vo dn bay håi(TBBH). Äúng xi phäng âãø
phng nỉåïc cao ạp tỉì thiãút bë ngỉng tủ âi vo thiãút bë bay håi. Do ạp
sút åí âáy ráút tháúp nỉåïc bay håi âãø sinh lảnh. Håi nỉåïc tảo ra åí dn
bay håi (TBBH) s âỉåüc dung dëch long háúp thủ åí thiãút bë háúp thủ
(TBHT). Nhiãût lỉåüng ta ra trong quaù trỗnh hỏỳp thuỷ seợ õổồỹc nổồùc
laỡm maùt láúy âi. Lảnh sinh ra åí dn bay håi (TBBH),s âỉåüc nỉåïc ti
lảnh âỉa âãún dn lảnh khäng khê (FCU), khäng khê chuøn âäüng
cỉåỵng bỉïc qua dn lảnh khäng khê nh nhiãût cho nỉåïc ti lảnh
chuøn âäng cỉåỵng bỉïc trong ọỳng.
Dung dởch õỏỷm õỷc sau quaù trỗnh hỏỳp thuỷ, õổồỹc bồm dung dởch
bồm lón bỗnh sinh hồi. Dung dởch loaợng chaớy tổỡ bỗnh sinh hồi trồớ laỷi bỗnh
hỏỳp thuỷ. Bỗnh häưi nhiãût dng âãø náng cao hiãûu sút nhiãût. Åí âáy,

dung dëch long âỉåüc lm ngüi v dung dëch âáûm õỷc õổồỹc laỡm
noùng.
Nổồùc laỡm maùt õỏửu tión õi qua bỗnh hỏỳp thuỷ, sau õoù mồùi õóỳn bỗnh
ngổng do õoù nhióỷt âäü ngỉng tủ s cao hån nhiãût âäü háúp thủ mäüt
chụt.
Nhỉng chi tiãút chuøn âäüng åí âáy duy nháút l båm dung dich v
båm mäi cháút lảnh. Cạc båm ny u cáưu phi cọ âäü kên v âäü chán
khäng cao.
3.2.Tính toỏn chu trỡnh mỏy lnh hp th H2O/BrLi mt cp:
Vỗ hãû thäúng laìm viãûc våïi âäü chán khäng ráút cao, âãø gim kh
nàng khäng khê lt vo hãû thäúng. Thiãút bë sinh håi, thiãút bë ngỉng tủ
âỉåüc bäú trê trong cuing mọỹt bỗnh vaỡ thióỳt bở bay hồi, thióỳt bở hỏỳp thuỷ
cuợng õổồỹc bọỳ trờ trong cuỡng mọỹt bỗnh. Hai bỗnh naỡy coù daỷng ọỳng
chuỡm nũm ngang, nổồùc õi trong äúng tỉì dỉåïi lãn.
Så âäư ca hãû thäúng v cạc õióứm nuùt choỹn theo hỗnh(3.1).
3.2.1.Caùc õaỷi lổồỹng õaợ bióỳt .
- Phủ ti lảnh u cáưu:
Qo= 7KW.
- Nhiãût âäü nỉåïc nọng gia nhiãût:
tH1= 90oC.
- Nhiãût âäü vo ca nỉåïc gii nhiãût thiãút bë háúp thủ:
tW1=25,6oC.
- Nhiãût âäü ra ca nỉåïc ti lảnh:
tm2 = 8oC.
3.2.2.Xạc âënh nhiãût âäü bay håi to.
Nhiãût âäü bay håi t0 v ạp sút P0 åí mạy lảnh háúp thủ phủ
thüc ch úu vo nhiãût âäü nỉåïc ti lảnh ra khi thiãút bë bay håi
tm2. Âä chãnh lãûch nhiãût âäü (tm2-t0) âäúi våïi mạy lảnh háúp thủ
hiãûn nay thỉåìng âỉåüc chãú tảo vo khong 3oC. Nãúu âäü chãnh
nhiãût âäü (tm2-t0) nh hån s dáùn tåïi hiãûu sút ca chu trỗnh cao

23