Nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống sử dụng môi chất co2 cho hệ thống điều hoà không khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC



MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MÃ MÔN HỌC: UNTH472832
ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ
NGƯNG TỤ KIỂU ỐNG LỒNG ỐNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT
CO2 CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ
GVHD:

TS. Đồn Minh Hùng

SVTH:

Đồn Quốc Khánh

MSSV:17147150

Ngơ Tùng Kính

MSSV:17147154

Lâm Nguyễn Triệu Tiến

MSSV:19147249

-Tp.HCM, ngày tháng 02 năm 2023-

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC


MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MÃ MÔN HỌC: UNTH472832
ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ
NGƯNG TỤ KIỂU ỐNG LỒNG ỐNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT
CO2 CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ
GVHD:
SVTH:

TS. Đồn Minh Hùng

Đồn Quốc Khánh

MSSV:17147150

Ngơ Tùng Kính

MSSV:17147154

Lâm Nguyễn Triệu Tiến

MSSV:19147249

-Tp.HCM, ngày tháng 02 năm 2023-


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ
THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP.Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 02 năm 2023

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Đồn Quốc Khánh

MSSV: 17147150

2. Ngơ Tùng Kính

MSSV: 17147154

3. Lâm Nguyễn Triệu Tiến

MSSV: 19147249

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt

Mã ngành đào tạo: 52510206

Khóa: 2019 - 2023

Hệ đào tạo: Chính quy

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ NGƯNG TỤ
KIỂU ỐNG LỒNG ỐNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT CO2 CHO HỆ THỐNG ĐIỀU
HỒ KHƠNG KHÍ
1. Nhiệm vụ đề tài
-

Tính tốn chọn thiết bị cho hệ thống.

-

Nghiên cứu, lắp đặt thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống sử dụng mơi chất CO2.

-

Thực nghiệm lấy thơng số tính toán và rút ra nhận xét

2. Sản phẩm của đề tài
-

Kết quả tính tốn và phân tích thơng số.

-

Mơ hình hệ thống điều hồ khơng khí sử dụng thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống
của môi chất CO2.

3. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 21/10/2022
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/02/2023

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ
THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP.Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 02 năm 2023

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ NGƯNG

TỤ KIỂU ỐNG LỒNG ỐNG SỬ DỤNG MƠI CHẤT CO2 CHO HỆ THỐNG
ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ
Họ tên sinh viên: 1. Đồn Quốc Khánh

MSSV: 17147150

2.Ngơ Tùng Kính

MSSV: 17147154

3.Lâm Nguyễn Triệu Tiến

MSSV: 19147249

Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Nhiệt

Mã ngành đào tạo: 52510206

Khóa: 2019 - 2023

Hệ đào tạo: Chính quy

Họ và tên GVHD: TS. Đồn Minh Hùng
Ý KIẾN NHẬN XÉT

1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)
2.1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................


2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên
cứu có thể tiếp tục phát triển)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.3. Kết quả đạt được:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................


3. Đánh giá:
TT
1.

Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của
các mục

2.

Điểm
Điểm
tối đa
đạt được
30
10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50
5

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và
kỹ thuật, khoa học xã hợi…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần,
hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng
buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

10
15

15
5

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm
4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ

100


TP.HCM, ngày

tháng 02 năm 2023

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ
THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP.Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 02 năm 2023

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ NGƯNG
TỤ KIỂU ỐNG LỒNG ỐNG SỬ DỤNG MƠI CHẤT CO2 CHO HỆ THỐNG
ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ
Họ tên sinh viên: 1. Đồn Quốc Khánh

MSSV: 17147150

2.Ngơ Tùng Kính

MSSV: 17147154

3.Lâm Nguyễn Triệu Tiến

MSSV: 19147249

Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Nhiệt

Mã ngành đào tạo: 52510206

Khóa: 2019 - 2023

Hệ đào tạo: Chính quy

Họ và tên GVHD: TS. Đồn Minh Hùng
Ý KIẾN NHẬN XÉT

1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)
2.1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................................


..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên
cứu có thể tiếp tục phát triển)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.3. Kết quả đạt được:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................


3. Đánh giá:
TT
5.

Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của
các mục

6.

Điểm
Điểm
tối đa
đạt được
30
10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50
5

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và
kỹ thuật, khoa học xã hợi…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần,
hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng
buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

10
15

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…

5

7.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

8.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm
4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ

100


TP.HCM, ngày

tháng 02 năm 2023

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ
THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP.Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 02 năm 2023

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ NGƯNG
TỤ KIỂU ỐNG LỒNG ỐNG SỬ DỤNG MƠI CHẤT CO2 CHO HỆ THỐNG
ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ
Họ tên sinh viên: 1. Đồn Quốc Khánh

MSSV: 17147150

2.Ngơ Tùng Kính

MSSV: 17147154

3.Lâm Nguyễn Triệu Tiến

MSSV: 19147249

Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Nhiệt

Mã ngành đào tạo: 52510206

Khóa: 2019 - 2023

Hệ đào tạo: Chính quy

Họ và tên GVHD: TS. Trần Thanh Tình
Ý KIẾN NHẬN XÉT

1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................


2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát
triển)
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................


............................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:


TT
1.

Điểm

tối đa

Mục đánh giá
Hình thức và kết cấu ĐATN

30

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các
mục

2.

Điểm
đạt được

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50
5

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ
thuật, khoa học xã hợi…

10

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

15
15
5

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày

tháng 02 năm 2023

Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ
THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM


TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP.Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 02 năm 2023

PHIẾU XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM THIẾT BỊ NGƯNG
TỤ KIỂU ỐNG LỒNG ỐNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT CO2 CHO HỆ THỐNG
ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ
Họ tên sinh viên: 1. Đồn Quốc Khánh
2.Ngơ Tùng Kính
3.Lâm Nguyễn Triệu Tiến
Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Nhiệt

MSSV: 17147150
MSSV: 17147154
MSSV: 19147249
Mã ngành đào tạo: 52510206

Khóa: 2019 - 2023

Hệ đào tạo: Chính quy

Sau khi điều chỉnh theo những góp ý và nhận xét của các thầy là giảng viên hướng
dẫn, giảng viên phản biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ thì đồ án tốt nghiệp
đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 02 năm 2023

LỜI CẢM ƠN
Sau bốn năm học tập tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí
Minh, chúng em xin gửi những lời cảm ơn chân thành nhất đến quý thầy, cô trong Bộ
môn Công nghệ kỹ thuật Nhiệt – Điện lạnh đã quan tâm và giúp đỡ để chúng em có thể đi
đến chặng đường cuối cùng của quãng đời sinh viên. Trong quá trình học tại trường
chúng em đã thầy cô chỉ dạy không chỉ những kiến thức chuyên ngành mà còn những
kiến thức hữu dụng cho bản thân và đời sống. Nhờ đó, chúng em trang bị được khối kiến
thức nền để vận dụng vào việc hoàn thành đồ án, không chỉ vậy kiến thức ấy còn giúp
chúng em trong công việc sau này.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy TS. Đoàn Minh Hùng,
thầy đã định hướng đề tài, trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy chúng em từ những bước đầu tiên
của đồ án tốt nghiệp này. Đôi khi trong quá trình làm đồ án có những vấn đề phát sinh
khiến chúng em hết sức bối rối, không có hướng giải quyết thì lúc ấy thầy là người không
ngại bỏ thời gian và công sức để giải đáp, đưa ra những giải pháp để chúng em có thể tiếp
tục hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Chúng em cũng cảm ơn gia đình và bạn bè rất nhiều vì
đã là chỗ dựa tinh thần cho chúng em những lúc khó khăn nhất.
Trong q trình thực hiện đồ án chắc chắn chúng em khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được những nhận xét và ý kiến của các thầy, cơ để
chúng em có thể hồn thiện bài luận hơn và rút kinh nghiệm cho bản thân sau này.
Chúng em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô đã bỏ thời gian xem đồ án của chúng em!
Cuối cùng, nhóm chúng em xin gửi quý thầy cô lời chúc sức khỏe và thành công!
Xin trân trọng cảm ơn!


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Xã hội ngày càng phát triển, q trình đơ thị hố, cơng nghiệp hoá đang diễn ra mạnh
mẽ trên thế giới. Theo một số dự báo, tới năm 2050 gần 70% dân số thế giới sẽ sống
trong các đơ thị, vì thế nhu cầu sử dụng điều hoà, làm lạnh cũng theo đó mà tăng lên, các
thiết bị liên quan đến hệ thống cũng được nâng cấp và phát triển và phù hợp hơn.

Chính vì nhu cầu đó, mơi chất lạnh – dòng máu của các hệ thống lạnh cũng ngày
càng được sử dụng nhiều hơn. Tuy nhiên, chúng ta đang đối mặt với sự giảm lượng ơzơn
trong khí quyển, mà chủ yếu sự suy giảm trong tầng bình lưu đang là điều cảnh báo đối
vơi nhân loại, nhắc nhở chúng ta phải có những hành động cụ thể bảo vệ tầng ôzôn và đó
cũng là mối quan tâm của ngành lạnh và điều hịa khơng khí, nơi sở hữu nhiều nhất các
CFC, HCFC làm suy giảm tầng ơzơn một khi nó được xả vào khí quyển.
Nhận thấy được mối nguy đó, bắt đầu từ những năm 1987 cho đến nay, đã có nhiều
hội nghị quốc tế gồm nhiều quốc gia tham dự đã đưa ra các cam kết hạn chế và kiểm sốt
các mơi chất lạnh nếu nó có chỉ số làm suy giảm tầng ôzon ODP (ODP – Ozon
Depletion Potential) lớn hơn khơng và khuyến khích sử dụng các mơi chất lạnh được sử
dụng lâu dài gồm các môi chất lạnh có ODP = 0 và có trị số GWP ( GWP – Global
Warming Potentia) khả năng làm nóng tồn cầu thấp.

Với môi chất lạnh CO2 (R744) được xem là mơi chất lạnh của tương lai bởi nó có trị
số ODP=0, GWP=1, là gas lạnh có sẵn trong tự nhiên, khơng mùi, chi phí rẻ và thân thiện
với con người. Việc nghiên cứu phát triển và đưa ra các giải pháp phù hợp và hiệu quả
cho các thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng môi chất CO 2 ngày càng được các nhà khoa học
thực hiện nhằm đưa môi chất này sớm được đưa vào sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Để góp phần vào việc tìm các thiết bị giải nhiệt phù hợp và hiệu quả dành cho môi
chất CO2, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm
thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống sử dụng môi chất CO2 cho hệ thống điều hồ khơng
khí” để đưa ra một giải pháp, góp phần cho sự nghiên cứu sau này.
1.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Mơi chất CO2 là một mơi chất cịn khá mới tại Việt Nam nhưng ở nước ngồi thì
hiện nay đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu khá nhiều. Các q trình nghiên cứu, thực
nghiệm đã đóng góp tích cực cho mọi lĩnh vực trong đời sống vì đây là mơi chất của
“tương lai” với với rất nhiều những cải tiến, một môi chất thân thiện với con người và
mơi trường. Nhưng CO2 có những đặc tính mà các mơi chất khác khơng có. Dưới đây là
một số bài báo liên quan nhóm đã tìm hiểu để làm cơ sở thực hiện đề tài này.

RodrigoLlopis [1] cùng các cộng sự đã nghiên cứu về phương pháp quá lạnh CO2
để nâng cao hiệu suất cho hệ thống lạnh có sử dụng mơi chất CO2 và đạt được kết quả
khả quan: Cải thiện 12% hiệu quả của tổng thể của bộ trao đổi nhiệt bên trong, 22% với
bộ quá nhiệt Economizers, …Bài viết đã xem xét một cách toàn diện các nghiên cứu gần
đây coi việc quá lạnh là một cách để nâng cấp hiệu suất của các chu trình làm lạnh CO2.
Nghiên cứu này được thực hiện theo các bước như sau: Đầu tiên, thảo luận và đưa ra các
mơ tả về các khía cạnh nhiệt động học của quá trình quá lạnh trong các chu trình làm lạnh
CO2; Thứ hai, các kết quả và kết luận chính của các cuộc khảo sát gần đây được phân
tích trong hai nhóm lớn: các phương pháp q lạnh bên trong và các phương pháp làm
lạnh phụ bên ngồi. Cuối cùng, đánh giá tổng hợp tình trạng hiện tại của nghệ thuật và
chỉ ra các dòng nghiên cứu xứng đáng với sự phát triển trong tương lai.
P. Aranguren [2] cùng cộng sự đã nghiên cứu, thực nghiệm chu trình nén sử dụng
mơi chất CO2 bao gồm một thiết bị quá lạnh tại đầu ra của thiết bị. Nghiên cứu này cho
thấy được COP của hệ thống đã tăng lên đáng kể khi bộ quá lạnh được thiết kế và vận
hành một cách đúng kỹ thuật. Cơ sở thí nghiệm được nghiên cứu đã được thực nghiệm
trong các điều kiện môi trường không đổi (30 °C và độ ẩm tương đối là 55%) và duy trì
nhiệt độ bay hơi ở -10 °C; trong khi điện áp cung cấp cho các mô-đun nhiệt điện và điện
trở nhiệt của bộ trao đổi nhiệt nằm ở bộ làm mát phụ nhiệt điện đã được sửa đổi bằng
thực nghiệm. trong khi điện áp cung cấp cho các mô-đun nhiệt điện và điện trở nhiệt của
bộ trao đổi nhiệt nằm ở bộ làm mát phụ nhiệt điện đã được sửa đổi bằng thực nghiệm.
Điện áp cung cấp cho các quạt đặt tại các bộ trao đổi nhiệt này đã được điều chỉnh, điều
này có nghĩa là độ lệch hiệu suất nhiệt của các bộ trao đổi nhiệt và sự thay đổi về mức
tiêu thụ điện năng của thiết bị làm mát. Kết quả cho thấy mức tăng thử nghiệm trên COP
là 11,3% trong khi công suất làm mát tăng 15,3% khi các mô-đun nhiệt điện được cung
cấp 2 V và quạt 9 V. Ngoài ra, tầm quan trọng của việc tối ưu hóa điện áp cung cấp cho
các mô-đun nhiệt điện và đến mức tiêu thụ phụ của bộ làm mát phụ nhiệt điện được đề
cập trong nghiên cứu này.
MazyarKarampour [3] cùng cộng sự đã nghiên cứu các tính năng tích hợp và tiên
tiến nhất của các hệ thống tăng áp xuyên tới hạn CO2. Mục tiêu chính là xác định các giải

pháp hứa hẹn nhất về tác động hiệu quả năng lượng. Đầu tiên, hiệu suất của các tính năng
được sửa đổi và chức năng tích hợp đã được so sánh với hệ thống CO2 tiêu chuẩn và các
giải pháp điều hịa khơng khí và sưởi ấm thay thế. Sau đó, hiệu suất của hệ thống CO2
hiện đại đã xác định được so sánh với các giải pháp làm lạnh gián tiếp dựa trên dòng thác
chất làm lạnh tự nhiên và DX dựa trên HFC/HFO và các giải pháp làm lạnh gián tiếp hoạt
động ở vùng khí hậu lạnh và ấm. Kết quả chỉ ra rằng thu hồi nhiệt hai giai đoạn, bay hơi


ngập nước, nén song song và tích hợp điều hịa khơng khí là những tính năng hứa hẹn
nhất của hệ thống CO2 tích hợp hiện đại. Hệ thống nhỏ gọn và thân thiện với môi trường
này là giải pháp tiết kiệm năng lượng nhất ở vùng khí hậu lạnh và cũng là giải pháp hiệu
quả ở vùng khí hậu ấm áp, với hiệu quả tương đương với các hệ thống HFC/HFO DX
theo tầng và HFC/HFO, nhưng khơng có giới hạn hiện tại hoặc tiềm năng.
Lorentzen và Petterson [4] đã đánh giá khả năng sử dụng bộ trao đổi nhiệt trong hệ
thống trên tới hạn CO2. Hwang và cộng sự [5] cho thấy các kết quả thực nghiệm và nghiên
cứu mô phỏng bao gồm các giai đoạn mở rộng và chu kỳ giai đoạn kép. Groll và cộng sự
[6]
thực hiện phân tích số của chu trình kép thay đổi tỷ số nén của mỗi giai đoạn nén.
Bhattacharyya và cộng sự [7] cho thấy một nghiên cứu tối ưu hóa hệ thống ghép tầng CO2
/ C3H8 để làm mát và sưởi ấm. [8] Kim và cộng sự đã tổng kết những cải tiến về hiệu suất
của các hệ thống dựa trên CO2 và các ứng dụng của chúng. Họ đã cung cấp một đánh giá
quan trọng về tài liệu và thảo luận về các xu hướng và đặc điểm quan trọng trong sự phát
triển của công nghệ CO2 trong các ứng dụng làm lạnh
Deng và cộng sự [9] đã mô tả một phân tích lý thuyết về chu trình làm lạnh giãn nở
của vòi phun CO2 trên tới hạn, sử dụng vòi phun làm thiết bị giãn nở chính thay vì van
giãn nở. Youngming và cộng sự [10] đã xây dựng và thử nghiệm hệ thống làm lạnh carbon
dioxide hấp thụ nén ướt. Fernández-Seara và cộng sự [11] đã phân tích hệ thống lạnh ghép
tầng nén - hấp thụ coi CO2 và NH3 là chất làm lạnh trong giai đoạn nén và cặp NH 3 – H2O
trong giai đoạn hấp thụ và đánh giá khả năng cấp nguồn cho hệ thống lạnh ghép tầng
bằng hệ thống đồng phát. Lee và cộng sự [12] đã thực hiện một phân tích nhiệt động lực

học về nhiệt độ ngưng tụ tối ưu của bình ngưng – ghép tầng trong hệ thống lạnh ghép
tầng CO2 / NH3. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của hiệu suất máy nén đẳng entropy
và giới hạn thực tế của nhiệt độ xả máy nén khơng được tính đến và hiệu quả sử dụng
không được đánh giá. Phạm vi của nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phân tích các
thơng số thiết kế và vận hành của hệ thống làm mát ghép tầng CO 2 / NH3 và ảnh hưởng
của nó đối với COP của hệ thống và hiệu suất sử dụng. Ý nghĩa thống kê của từng tham
số được đánh giá đã được phân tích. Hơn nữa, nghiên cứu tối ưu hóa các thơng số này đã
được đưa vào để cho thấy COP cao nhất. Cuối cùng, một cuộc thảo luận về ảnh hưởng
của hiệu suất đẳng entropy của máy nén đối với hệ thống tối ưu COP được trình bày
Gulloa [13] cùng các cộng sự đã nghiên cứu hiệu suất của các thiết bị làm lạnh sử
dụng môi chất CO2 đã được nghiên cứu cho một cửa hàng thực phầm bán lẽ ở các vùng
Châu Âu với khí hậu đa dạng. Kết quả cho thấy, so sánh giữa môi chất R404A được sử
dụng rộng rãi hiện nay với mơi chất R774 đang trong q trình nghiên cứu thì các kết quả
cho thấy so với hệ thống sử dụng mơi chất R404A thì hệ thống lạnh sử dụng mơi chất


lạnh R744 trên cùng một công suất sẽ tiết kiệm năng lượng hơn từ 3% đến 37,1% trên
khắp châu Âu. Bài báo này còn cho ta thấy giới hạn hiệu suất năng lượng thường gặp bởi
các hệ thống làm lạnh R744 qua mức tăng nhiệt độ ngoài trời biến mất với sự trợ giúp
của máy phun. Cuối cùng, cuộc điều tra cịn chứng mình là sử dụng các máy phun song
song cho hệ thống R744 sẽ đem lại hiệu suất cao hơn và thiên thiện với ngành thực phẩm
bán lẽ ở Châu Âu. Với những hiệu quả về mặt năng lượng trong bất kỳ mơi trường khí
hậu ở Châu Âu, mơi chất R774 đã chứng mình về những tiềm năng của bản thân trong
ngành công nghiệp lạnh.
Baheta [14] cùng các cộng sự của mình đã tiến hành nghiên cứu hiệu suất của chu
trình làm lạnh nén CO2 siêu tới hạn cho các thông số khác nhau và đánh giá COP của nó.
Để đạt được điều đó, một chu trình làm lạnh được mơ hình hóa bằng các khái niệm nhiệt
động lực học. Sau đó, mơ hình được mơ phỏng cho các thông số khác nhau được điều
khiển để điều tra hiệu suất chu trình. Duy trì các thơng số vận hành khác liên tục COP
cao nhất là 3,24 ở áp suất làm mát khí 10 MPa. Nó cũng đã được quan sát thấy rằng chu

trình phù hợp cho ứng dụng điều hịa khơng khí hơn chu trình làm lạnh, khCOP tăng khi
nhiệt độ thiết bị bay hơi tăng lên. Mô phỏng được thực hiện bằng
chương trình phát triển EXCEL. Các kết quả có thể được sử dụng trong thiết kế chu
trình làm lạnh CO2
Ying [15] cùng các cộng sự của mình đã thiết kế các bộ trao đổi nhiệt dạng ống
xoắn áp dụng trong một máy bơm nhiệt CO2 siêu tới hạn với các bộ làm mát khí đã được
nghiên cứu. Ảnh hưởng về số lượng của các ống bên trong thiết bị trao đổi nhiệt và độ
chênh lệch áp suất đã được thảo luận bằng các buổi thí nghiệm và phân tích lý thuyết. Độ
chênh lệch áp suất CO2 tăng mạnh với sự gia tăng số lượng ống bên trong bên trong bộ
làm mát khí. Nhiệt độ đầu ra của nước của bộ làm mát khí có thể được tăng lên bằng cách
tăng tốc độ dòng lạnh, nhiệt độ đầu vào của nước và giảm tốc độ dòng nước làm mát. Tuy
nhiên, những phương pháp này có thể làm giảm COP. Để tăng COP của hệ thống và nhiệt
độ thốt nước của bộ làm mát khí, hệ số truyền nhiệt của mặt nước cần phải được cải
thiện.
1.3 . Tình hình nghiên cứu trong nước
PGS .TS Đặng Thành Trung [16] cùng các cộng sự đã tiến hình thực nghiệm về hệ
thống điều hịa khơng khí CO2 với thiết bị bay hơi kênh mini sử dụng quá trình quá lạnh.
Kết quả cho thấy hiệu suất của hệ thống khi có quá trình q lạnh sẽ cao hơn so với hệ
thống khơng có q trình q lạnh. Với q trình q lạnh, COP của hệ thống thu được là
4.97 khi hệ thống ở áp suất 77 bar và nhiệt độ bay hơi là 15ºC. Cịn khi khơng có q


trình quá lạnh, thì COP cho trường hợp này chỉ thu được là gần 1,59 (thấp hơn cả hệ
thống điều hịa khơng khí thơng thường). Người ta đề xuất rằng hệ thống điều hịa khơng
khí CO2 nên được vận hành với áp suất dao động từ 74-77 bar và nhiệt độ bay hơi dao
động từ 10-15ºC ở chế độ siêu tới hạn, điều này sẽ cho hiệu quả và độ an toàn cao hơn.
PGS.TS Đặng Thành Trung và Th. S Võ Kim Hằng [17] đã thực hiện thí nghiệm về sự
thay đổi hình dạng và kích thước của thiết bị bay hơi kênh Mini để tăng khả năng làm
mát của chu trình điều hịa CO2. Hai thiết bị bay hơi kênh Mini có cùng diện tích truyền
nhiệt được thiết kế với độ dài kênh khác nhau. Trong nghiên cứu này, nhiệt độ mơi

trường để thí nghiệm cho cả hai thiết bị bay hơi là ở 32,5 oC. Đối với cả hai trường hợp,
áp suất làm mát và áp suất bay hơi lần lượt là 77 bar và 42 bar. Kết quả cho thấy khả
năng làm mát của thiết bị bay hơi E2 (chiều dài ngắn hơn) tốt hơn 6,6 lần so với công
suất của thiết bị bay hơi (chiều dài dài hơn): nhiệt độ khơng khí đầu ra của E2 thấp hơn
1,40C so với. Ngoài ra, sự phân bố nhiệt độ của thiết bị bay hơi E2 tốt hơn so với thiết bị
bay hơi. Nghiên cứu cũng kết luận rằng COP của E2 lớn hơn 0,22 lần so với kết quả thu
được.
ThS. Nguyễn Trọng Hiếu [18] cùng các cộng sự đã nghiên cứu một thí nghiệm về một
hệ máy lạnh sử dụng môi chất CO2 với các bộ trao đổi nhiệt ống đồng. Trong nghiên cứu
này, máy nén và bộ làm mát đã được thử nghiệm với phương pháp thủy lực để xác định
nhiệt độ bị biến dạng và bị phá hỏng. Kết quả cho thấy máy nén thông thường không phù
hợp để sử dụng áp suất cao, do COP của chu kỳ rất thấp (chỉ 0,5). Với máy nén CO2, chu
kỳ có thể đạt được COP của 3,07 ở nhiệt độ bay hơi 10°C. Giá trị này tương đương với
COP của hệ thống điều hịa khơng khí thương mại hiện nay.
Từ các kết quả tổng quan trên, nhóm nhận thấy trong tình hình thế giới ơ nhiễm trầm
trọng như hiện nay thì CO2 là một mơi chất tiềm năng có thể thay thế được các mơi chất
lạnh khác nhưng các nghiên cứu hiện nay cịn chưa rõ Vì vậy, nhóm nghiên cứu này thực
sự cần thiết.
1.4. Mục tiêu đề tài
Từ các thông tin ở các bài báo khoa học, các nghiên cứu trong và ngồi nước, nhóm
nhận thấy việc nghiên cứu về thiết bị ngưng tụ dành cho môi chất CO2 ở hệ thống điều
hồ khơng khí cịn khá ít và cho ra nhiều kết quả chưa khả quan, vì vậy nhóm quyết định
chọn đề tài này và đưa ra các mục tiêu chính
-

Tính tốn thiết kế và thực nghiệm thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống cho hệ
thống điều hồ khơng khí sử dụng mơi chất CO2