HUTECH
i
LI CAM OAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu, kt
qu nêu trong Lun vn là trung thc và cha tng đc ai công b trong bt k
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rng mi s giúp đ cho vic thc hin Lun vn này đã
đc cm n và các thông tin trích dn trong Lun vn đã đc ch rõ ngun gc.
Hc viên thc hin Lun vn
(Ký và ghi rõ h tên)
TRN TRUNG KIÊN
HUTECH
ii
LI CÁM N
, các anh ch, bn bè
:
trng i hc K Thut Công
Ngh
.
- Bùi Xuân Lâm
.
Tt c ngi thân, bn bè và đng nghip đã đng viên, giúp đ tác gi
trong quá trình hc tp cng nh trong quá trình làm lun vn.
Trn Trung Kiên
HUTECH
iii
TÓM TT
Vi hai u đim ln là có th hot đng bng nhng ngun nhit thi, nng
lng mt tri và môi cht làm vic không gây tác hi đi vi môi trng, máy
lnh hp th ngày càng đc s dng ph bin. Con ngi đã bit thay th t máy
nc nóng dùng đin sang dùng nng lng mt tri đ tit kim nng lng, bo
v môi trng, thc t cho thy hin nay hu ht các cn h cao cp đu lp các
máy nc nóng s dng nng lng mt tri. Vì vy ý tng thay th máy lnh
dùng đin sang dùng nng lng mt tri là có th kh thi.
Vi ý tng đó, lun vn này tp trung nghiên cu các vn đ sau:
Kt cu và nguyên lý hot đng ca máy lnh hp th và so sánh vi các
loi máy lnh khác.
Các ngun nng lng s dng máy lnh hp th: phân tích hiu qu, kt
cu h thng.
xut mô hình máy lnh hp th s dng nng lng mt tri cho cn h.
Tính toán thit k s b máy lnh hp th H
2
So sánh hiu qu kinh t máy lnh hp th s dng nng lng mt tri vi
máy lnh dùng đin cho cn h cao cp.
O/LiBr làm h thng điu hòa
trung tâm cho cn h cao cp.
HUTECH
iv
ABSTRACT
Compared to other types of refrigerators, absorption refrigerators show big
advantages such as the required energy sources can be exhausted gas or solar
energy and almost no environment pollution as a result. Recently, many types of
water heaters used for houses and offices are using solar energy. Therefore, it is
feasible to use the solar energy for absorption refrigerators.
This project investigates the following problems:
Analyze the structure and the operating principles of absorption
refrigerators, and compare to other types of refrigerators.
Analyze the efficiency of different power sources using for the absorption
refrigerators.
Propose the model of the absorption refrigerator using for house (with solar
power as the power source).
Calculate, design H
2
Compare the economic efficiency of solar power refrigerator and electricity
power refrigerator.
O/LiBr absorption refrigerator for the central air
conditioning system for a luxury apartment.
HUTECH
v
9. Danh mc các t vit tt
10. Danh mc các bng
2.1 Bng các giá tr ca h s a
ij
2.2 Bng các giá tr ca h s a
[ Entanpi ca dung dch ]
ij
2.3 Bng các giá tr ca h s a
[ Khi lng riêng ca dung dch ]
ij
2.4 Bng các giá tr ca h s a
[ Entanpi ca tác nhân lnh ]
ij
2.5 Bng các giá tr ca h s a
[ Nhit đ bão hòa ca tác nhân lnh ]
ij
2.6 Bng các giá tr ca h s bc bin
[ Nng đ ca dung dch ]
3.1 Giá tr các thông s ca các trng thái đt trng.
3.2 Bng thông s bc x mt tri các vùng trên th gii.
3.3 Bng thông s bc x mt tri ti thành ph H Chí Minh
3.4 Bng thông s bc x mt tri ti Hà Ni.
11. Danh mc các biu đ, đ th, s đ, hình nh
1.1 Máy lnh hp th ca hãng Broad
1.2 Máy lnh hp th ca hãng TRANE
1.3 Máy lnh hp th ca hãng DAIKIN
1.4 Máy lnh hp th ca hãng McQuay
1.5 Máy lnh hp th ca hãng YORK
2.1 S đ nguyên lý máy lnh hp th
2.2 S đ nguyên lý máy lnh hp th mt cp
2.3 S đ nguyên lý máy lnh hp th hai cp
2.4 S đ nguyên lý máy lnh hp th ba cp
2.5 Chu trình máy lnh hp th mt cp trên đ th Dühring “Entanpi - Nhit
đ - Nng đ”
HUTECH
vi
2.6 Chu trình máy lnh hp th mt cp trên đ th Dühring “Áp sut - nhit
đ - nng đ”
2.7 Bình phát sinh.
2.8 Bình ngng t
2.9 Bình bay hi.
2.10 Bình hp th
2.11 Bình hi nhit
3.1 Chu trình máy lnh hp th trên đ th log p – T và đ th i – c
3.2 Các bng s liu v các tính cht nhit đng và các bng v các thông s
nhit vt lý ca dung dch H
2
O/LiBr
HUTECH
1
Chng 1 : GII THIU TNG QUAN V TÀI
1.1 t Vn
T h
àng ngàn nm trc, con ngi đã bit s dng bng tuyt đ bo qun
thc phm và k thut làm lnh t nhiên này đc s dng đn tn đu th k 18.
Nm 1834, chic máy lnh đu tiên ca th gii đc ch to bi nhà khoa hc
Jacop Perskin đã đánh du bc tin mi ca con ngi trong k thut làm lnh, đó
là k thut làm lnh nhân to. K t đó, k thut làm lnh này không ngng đc
nghiên cu, phát trin và máy lnh không còn ch dùng đ bo qun thc phm.
ã có nhiu loi máy lnh đc phát minh và ch to nh: máy lnh nén hi,
máy lnh hp th, máy lnh ejector, máy lnh nhit đin trong đó,
đáng c
hú ý nht
là loi máy lnh nén hi. Máy lnh nén hi hot đng da trên nguyên lý s dng
qúa trình sôi, hóa hi và quá trình ngng t ca mt loi cht lng (tác nhân lnh)
đ nhn nhit lng t đi tng cn đc làm lnh và nh ra môi trng bên ngoài
vi nng lng cp vào cho chu trình làm vic là c nng. Vi rt nhiu u đim
nh: h s COP (h s làm lnh) cao, kt cu nh gn, làm vic tin cy, giá thành
thp, phm vi áp dng rng… máy lnh nén hi là loi máy lnh đc ch to và s
dng ph bin nht so vi các loi còn li.
Tuy nhiên, th gii hin ti đang đi mt vi hai vn đ ln, ô nhim
m
ôi
trng sng và ngun du m đang cn kit, mà máy lnh nén hi là mt trong
nhng yu t làm tng tính nghiêm trng ca hai vn đ này. a s các tác nhân
lnh (cht CFC và HCFC) đang đc s dng trong máy lnh nén hi có tác hi phá
hy tng ozone và gây hiu ng nhà kính; nng lng hot đng (c nng) ca máy
lnh phn ln bt ngun t du m và vic tiêu th du m sn sinh ra các khí gây
hiu ng nhà kính. Vì th, con ngi đang phi cân nhc li kh nng ng dng ca
máy lnh nén hi.
Có nh
ng bin pháp đang đc thc hin nhm gim thiu tác hi ca vic s
dng máy lnh nh: thay tác nhân lnh là cht CFC bng cht HFC; hn ch s
dng du m bng cách chuyn sang s dng các dng nng lng khác nh nng
lng mt tri, nng lng gió, nng lng nc… Tuy nhiên, các bin pháp trên
HUTECH
2
không th đc thc hin mt cách có hiu qu trong mt sm mt chiu.
Trong bi cnh đó, máy lnh hp th tr thành mt trong nhng gii pháp rt
hiu qu giúp gii quyt các vn đ mà máy lnh nén hi gp phi. V nguyên lý
hot đng, máy lnh hp th cng s dng qúa trình sôi, hóa hi và quá trình ngng
t ca tác nhân lnh đ nhn nhit lng t vt cn làm lnh và thi ra môi trng,
tuy nhiên, nng lng cp vào chu trình làm vic li là nhit nng. Máy lnh hp
th có hai u đim ln là tác nhân lnh không gây tác hi đi vi môi trng và
nhit lng cp vào máy lnh hp th có th ly t ngun nhit thi
nh k
hí x ca
đng c diesel, khí x ca các lò luyn kim, nc làm mát đng c… t nng lng
mt tri, t vic đt các loi nhiên liu nh tru, than bùn
Thc t, máy lnh hp th đã đc phát minh t nm 1858 bi nhà khoa hc
ngi Pháp Ferdinand Carré nhng đã không cnh tranh ni vi máy lnh nén hi
do có nhc đim kích thc ln và h s làm lnh thp. Tuy nhiên, vi nhng u
đim sn có cng s tin b ca con ngi trong k thut ch to và vt liu, ngày
nay, máy lnh hp th đc sn xut rng rãi và tng bc cnh tranh vi máy lnh
nén hi trong c hai lnh vc làm lnh và điu hòa không khí.
Vit Nam, máy lnh hp th ch đc nhp khu và s dng rt hn ch.
Nh đã nói, máy l nh hp th có th hot đng vi ngun nhit nh nng lng mt
tri, khí x t các đng c diesel, nc làm mát đng c… Vì t h, mc tiêu mà đ
tài hng đn là xây dng c s lý thuyt tí nh toán, thit k
máy lnh
hp th hot
đng bng nng lng mt tri cho cn h cao cp.
Kt qu nghiên cu ca đ tài có th làm nn tng cho vic tính toán h thng
điu hòa không khí dng hp th s dng cho h gia đình
1.2
i tng nghiên cu ca đ tài
Hin nay hu ht các h thng lnh s dng trong công nghip cng nh dân
dng đu là kiu nén hi. Hàng nm, các h thng này tiêu tn mt chi phí rt ln
cho nng lng hot đng và có nguy c gây ra nhiu tác đng xu đn môi trng.
Vi hai u đim ln là có th hot đng bng ngun nhit t mt tri và môi
cht làm vic không gây tác hi đn môi trng, máy lnh hp th rt thích hp thay
HUTECH
3
th các máy lnh nén hi làm h thng điu hòa trung tâm cho các tòa nhà hoc ít
nht là chy song song vi máy lnh nén hi đ tit kim nng lng và bo v môi
trng. Vì th, đi tng mà đ tài này mun nghiên cu là máy lnh hp th hot
đng bng ngun nhit t mt tri cho cn h cao cp
1.3 Mc tiêu ca đ tài
Mc tiêu mà đ tài này hng đn là xây dng thành công mt phn c s
lý thuyt tính toán thit k máy lnh hp th hot đng bng nng lng mt tri
dùng vi mc đích điu hòa không khí cho cn h cao cp. T các kt qu nghiên
cu ca đ tài, tin đn nghiên cu ch to máy lnh hp th s dng trong
công nghip cng nh dân dng, góp phn ci thin môi trng sng ca con
ngi, tit kim nng lng và thng mi hóa thit b.
1.4 Tính cp thit và tm quan trng ca đ tài
Máy l
nh hp th đã đc nghiên cu, ch to và thng mi hóa t lâu
các nc nh M, Trung Quc, Hàn Quc, Nht Bn… nc ta, s lng
các công trình nghiên cu v máy lnh hp th còn rt hn ch, các máy lnh
hp th đc ch to ch yu vi mc đích thí nghim, nghiên cu ch cha có
mt đn v nào có kh nng ch to máy lnh hp th vi mc đích thng mi.
ây là s thua thit ca chúng ta so vi các nc.
Kt qu nghiên cu ca đ tài cng vi các công trình nghiên cu khác ca
các nhà khoa hc trong nc s là nn tng cho ngành ch to máy lnh hp th
trong tng lai ca nc ta, giúp Vit Nam theo kp xu hng phát trin ca th
gi
i.
1.5 T
ình hình nghiên cu trong nc và trên th gii
1.5.1 Tình hình nghiên cu trong nc
Vit Nam, đã có mt s công trình nghiên cu v máy lnh hp th nh:
1. tài KH và CN cp nhà nc “Nghiên cu la chn quy trình công ngh,
thit k, ch to mt s thit b lnh s dng ngun nng lng r tin ti đa
phng đ phc v sn xut và đi sng” ca PGS.TS Trn Thanh K, trng
i hc Bách Khoa TP.HCM.
HUTECH
4
Vi đ tài này, PGS.TS Trn Thanh K đã nghiên cu và ch to thành
công máy lnh hp th NH
3
/H
2
O dùng đ sn xut nc đá, s dng than cám
(hoc các ph phm khác nh tru, mùn ca…) làm cht đt hot đng. Thit
b thích hp ng dng cho các vùng thiu đin và có sn các ngun cht đt trên.
Máy này có th sn xut nc đá cây và nc đá viên vi tc đ nhanh ch
vi 4 gi, trong khi vi công ngh c nh hin nay vic này kéo dài trong 20
gi, giá thành sn xut nc đá s cng r hn so vi s dng đin.
u đim ca h thng là tn dng đc ngun cht đt sn có đ hot đng, thi
gian chi phí s n xut nc đá ít. Tuy nhiên, h thng li có nhc đim là kích thc ln,
chi phí đ u t ban đu và chi phí bo dng ln, h s làm lnh thp, vic đt than cám
to ra các khí đ c… n nay, h thng này vn cha đc ng dng trong thc t.
2. Công trình “Nghiên cu, thit k và ch to thc nghim mu máy lnh
hp ph s dng nng lng mt tri vi cp môi cht là than hot tính và
methanol” ca tác gi Hoàng Dng Hùng, trng i hc Bách Khoa à
Nng và đng tác gi Trn Ngc Lân, S Khoa hc Công ngh Qung Tr.
Vi côn
g trình nghiên cu này, hai tác gi Hoàng Dng Hùng và Trn
Ngc Lân đã nghiên cu ch to thành công máy lnh hp ph dùng sn xut
nc đá hot đng bng nng lng mt tri.
Máy lnh hp ph này có u đim là kt cu gn nh, hot đng bng nng
lng mt tri nên gn nh không tn chi phí gì cho nng lng hot đng. Tuy
nhiên, thit b li có nhc đim ln là ch có th làm lnh gián đon, công sut
nh, chi phí cao, cng cha th ng dng vào thc t.
Ngoài ra, còn có mt s công trình nghiên cu v máy lnh hp th ca các
nhà khoa hc khác trong nc.
1.5.2 Tình hình nghiên cu trên th gii
Trên th gii, máy lnh hp th đã đc nghiên cu, ch to t rt lâu, đc
s dng rng rãi trong nhiu lnh vc.
HUTECH
5
Riêng máy điu hòa không khí kiu hp th, thit b này ngày nay đc ci
tin rt nhiu v kích thc, hình dng và h s làm lnh. Trong thc t, các
máy điu hòa kiu hp th đc ch to thng có nng sut lnh t 35kW tr
lên. Ba nc sn xut hàng đu là Trung Quc, Nht và Hàn Quc (chim 83%
sn lng toàn th gii). Ngun Internet máy lnh hp th các hãng ln:
Hình 1.1: Máy lnh hp th ca hãng Broad
Hình 1.2: Máy lnh hp th ca hãng TRANE
HUTECH
6
Hình 1.3: Máy lnh hp th ca hãng DAIKIN
Hình 1.4: Máy điu hòa hp th ca hãng McQuay
Hình 1.5: Máy điu hòa hp th ca hãng YORK
HUTECH
7
1.6 Các ni dung chính ca đ tài
tài bao gm các ni dung chính sau:
- Phân tích kt cu và nguyên lý hot đng ca các loi máy lnh hp th.
- Các ngun nng lng s dng máy lnh hp th.
- xut mô hình máy lnh hp th s dng nng lng mt tri phù hp cho
cn h cao cp.
- Tính toán thit k s b máy lnh hp th H
2
- So sánh hiu qu vi vic s dng máy lnh thông thung
O/LiBr làm h thng điu hòa
trung tâm cho cn h cao cp.
1.7 Gii hn ca đ tài
tài s xây dng phn c s lý thuyt dùng đ tính toán thit k s b
máy lnh hp th s dng nng lng mt tri cho cn h cao cp nhng cha
đ điu kin ch to mt h thng tht.
1.8 B cc ca đ tài
tài đc chia thành 4 chng và các phn ph lc:
Chng 1: Gii thiu tng quan v đ tài.
Chng 2: Gii thiu v máy lnh hp th
C
hng 3: Tính toán thit k h thng lnh hp th cho cn h.
Chng 4: So sánh hiu qu ca máy lnh hp th vi máy lnh dùng nng
lng đin.
HUTECH
8
Chng 2: GII THIU MÁY LNH HP TH
2.1 C s lý thuyt tính toán thit k máy lnh hp th
2.1.1 Gii thiu chung v máy lnh hp th
Máy lnh có vai trò vn chuyn nhit lng t môi trng cn làm lnh (có
nhit đ thp) ra môi trng bên ngoài (có nhit đ cao). V nguyên tc, chiu
chuyn đng t nhiên ca dòng nhit là đi t ni có nhit đ cao đn ni có nhit
đ thp. Mun nhit lng di chuyn theo chiu ngc li t ni có nhit đ thp
đn ni có nhit đ cao thì phi tiêu hao nng lng. máy lnh nén hi, dng
nng lng tiêu hao là c nng, còn máy lnh hp th là nhit nng. Vy, máy
lnh hp th có th đc hiu là loi máy lnh s dng nhit nng đ to ra hiu
qu làm lnh. Cng ging nh máy lnh nén hi, quá trình hp th nhit lng t
môi trng cn làm lnh trong máy lnh hp th đc thc hin nh vào s sôi và
hóa hi ca tác nhân lnh.
Nhit nng cp vào đ hot đng máy lnh hp th có th đc ly t hai
loi ngun nhit, ngun nhit tn chi phí ( than, du D.O, gaz…) và ngun nhit
không tn chi phí (nng lng mt tri, khí thi t các đng c diesel hay t
các lò nhit luyn, hi nc tha…). Có th hot đng vi ngun nhit không tn
chi phí là mt trong nhng u đim ln ca máy lnh hp th.
Thc t cho thy, vic s dng máy lnh hp th hoàn toàn không gây bc c
vn đ gì v môi trng. Hin nay ngi ta dùng thut ng thân thin vi môi
trng ( Environmental Friendly ) đ mô t tính cht này. Các nhà nghiên cu đã
tìm thy khá nhiu loi dung dch có th làm vic trong máy lnh hp th. Tuy
nhiên v mt thc t các dung dch NH
3
- H
2
O và H
2
O - LiBr đc s dng khá
ph bin. im đc trng ca máy lnh hp th s dng dung dch H
2
O - LiBr là
áp sut làm vic khá thp vào khong 0.9% - 9% áp sut khí quyn. Nh vy
trong quá trình vn hành, không th nào xy ra trng hp cht làm vic trong
máy lnh hp th rò r ra ngoài. Ngc li, có th xy ra trng hp không khí t
HUTECH
9
môi trng bên ngoài thm thu vào bên trong h thng. Hin nay vi các tin b
đáng k v công ngh ch to, vt liu và k thut điu khin, mt s nht đim
ca máy lnh hp th đã đc khc phc. Chính vì vy theo nhiu nhà khoa hc
nhn đnh, th k 21 s chng kin s phát trin mnh m ca máy lnh hp th
đc bit trong k thut điu hòa không khí.
Tng t nh máy lnh nén hi, máy lnh hp th cng đã đc thng
mi hóa t rt lâu và đc s dng rng rãi trong nhiu lnh vc vào c hai
mc đích làm lnh và điu hòa không khí.
2.1.2 Nguyên lý làm vic ca máy lnh hp th
Công ch
t làm vic trong máy lnh hp th thng là mt loi dung dch
hai thành phn, trong đó, mt thành phn đóng vai trò tác nhân lnh và thành
phn còn li đóng vai trò cht hp th. Ti bình phát sinh, dung dch cao áp
giàu tác nhân lnh nhn nhit lng Q
g
t ngun nóng, sôi và hi tác nhân lnh
đc sinh ra. Hi tác nhân lnh sinh ra t bình phát sinh đi đn bình ngng t,
ti đây, nó nh nhit lng Q
c
cho nc làm mát và ngng t thành dng lng.
Sau khi ra khi bình ngng t, tác nhân lnh lng đi qua van tit lu 1 đ gim
áp sut và chy vào bình bay hi. Ti bình bay hi, tác nhân lnh lng thp áp
nhn nhit lng Q
e
đ hóa hi và to ra tác dng làm lnh. Hi tác nhân lnh
thp áp sinh ra t bình bay hi đi vào bình hp th và đc hp th bi dung
dch nghèo tác nhân lnh tr v t bình phát sinh
HUTECH
10
Hình 2.1: S đ nguyên lý máy lnh hp th
Dung dch giàu tác nhân lnh bình phát sinh sau khi nhn nhit lng, sôi
và hóa hi tr thành dung dch nghèo. Dung dch nghèo này đc dn qua van
tit lu 2 đ gim áp sut và đi vào bình hp th. Ti bình hp th, dung dch
thp áp nghèo tác nhân lnh s hp th hi tác nhân lnh đn t bình bay hi
và tr thành dung dch giàu. Nhit lng sinh ra ca quá trình hp th đc
truyn ra ngun nhit bên ngoài. Dung dch giàu tác nhân lnh đc bm lên áp
sut cao nh mt bm dung dch và đc cp vào bình phát sinh, hoàn tt mt
chu trình làm lnh.
Nu nh b qua s tt áp thì máy lnh hp
th
hot đng gia áp sut ca
bình ngng t và bình bay hi. Áp sut trong bình hp th bng áp sut trong
bình bay hi và áp sut trong bình phát sinh bng áp sut trong bình ngng t.
Có th thy t hình 2.1, máy lnh hp th cng có các thit b nh bình
ngng t, van tit lu và bình bay hi ging nh máy lnh nén hi. Tuy nhiên,
điu khác bit nm cách mà tác nhân lnh b nén đn áp sut ngng t. Trong
máy lnh nén hi, hi tác nhân lnh đc nén bi mt máy nén c, trong khi
trong máy lnh hp th hi tác nhân lnh đu tiên đc chuyn sang dng lng
ri mi đc bm đn áp sut ngng t nh mt bm dung dch. i vi cùng
mt đ chênh áp, công yêu cu đ bm cht lng (dung dch) nh hn rt nhiu
so vi công yêu cu
đ
nén hi do cht lng có th tích riêng rt nh, c nng
HUTECH
11
yêu cu đ hot đng máy lnh hp th nh hn rt nhiu so vi dùng đ hot
đng máy lnh nén hi. Tuy nhiên, máy lnh hp th yêu cu mt lng ln
nhit nng đ hóa hi tác nhân lnh t dung dch trong bình phát sinh. Vì th,
trong khi dng nng lng cp vào đi vi máy lnh nén hi là c nng thì đi
vi máy lnh hp th ch yu là nhit nng, c nng cp cho bm dung dch là
không đáng k so vi lng nhit cp vào bình phát sinh.
đánh giá hiu qa làm vic ca máy lnh hp th ngi ta s dng h
s
COP (Coefficient of performance). H s COP đc tính nh sau:
2.1.3 Công cht dùng trong máy lnh hp th
2.1.3.1 Các yêu cu đi vi công cht dùng trong máy lnh hp th
Trong m
áy lnh hp th, công cht có vai trò nhn và vn chuyn nhit lng
t môi trng cn làm lnh ra môi trng bên ngoài. Công cht làm vic trong
máy lnh hp th phi là dung dch đc trn ln t hai cht thun khit khác
nhau, hai cht này phi không tác dng hóa hc vi nhau và phi có nhit đ sôi
khá cách bit nhau khi cùng áp sut. Trong dung dch gm hai thành phn
này, mt cht đóng vai trò tác nhân lnh và cht còn li đóng vai trò cht hp
th. Hiu qu ca máy lnh hp th ph thuc đáng k vào loi dung dch đc
s dng.
Các yêu cu đi vi dung dch làm vic trong máy
ln
h hp th bao gm:
− Tác nhân l
nh phi có tính hòa tan cao vi dung dch trong bình hp th.
− chênh lch đim sôi gia tác nhân lnh và cht hp th phi ln 200
o
C
đ ch có tác nhân lnh sôi trong bình sinh hi. iu này đm bo ch có tác nhân
lnh tun hoàn trong mch “bình ngng t - van tit lu - bình bay hi”, và to ra
quá trình trao đi nhit đng nhit bên trong bình bay hi và bình ngng t.
− Nhit lng sinh ra trong quá trình hp th phi nh đ đt đc h s
HUTECH
12
COP cao. Tuy nhiên, yêu cu này mâu thun vi yêu cu th nht. Vì th, trong
thc t, ch có th la chn mt trong hai tính hòa tan hay mc đ phát nhit hp
th.
− Hn hp tác nhân lnh/cht hp th phi có tính dn nhit cao và đ nht thp.
− Không b kt tinh hay hóa rn bên trong máy lnh.
− Phi có tính an toàn, n đnh v mt hóa hc, không n mòn, r tin và d kim.
2.1.3.2 Các loi công cht thông dng
Có nhiu loi công cht đã đc nghiên cu và s dng trong các máy lnh
hp th nh các dung dch: NH
3
/H
2
O, H
2
O/LiBr, H
2
O/LiCl, H
2
O/LiClO
3
…
Trong đó, NH
3
/H
2
O và H
2
O/LiBr là hai loi dung dch đc s dng ph bin
nht hin nay.
i vi dung dch NH
3
/H
2
O, NH
3
đóng vai trò là tác nhân lnh và H
2
O
đóng
vai trò là cht hp th. Máy lnh hp th s dng dung dch NH
3
/H
2
O
đc ng dng vào mc đích làm lnh do tác nhân lnh NH
3
có nhit đ hóa hi
rt thp.
Còn đi vi dung dch H
2
O/LiBr, H
2
O đóng vai trò là tác nhân lnh và
mui LiBr đóng vai trò là cht hp th. Máy lnh hp th s dng dung dc
h
H
2
O/LiBr đc ng dng vào mc dch điu hòa không khí do tác nhân lnh
H
2
O không th làm vic nhit đ âm. ây là loi máy lnh hp th mà đ tài
tp trung nghiên cu.
u đim chung ca các dung dch NH
3
/H
2
O và H
2
O/LiBr là không gp các
vn đ v môi trng nh phá hy tng ozone, làm gia tng nhit đ ca bu khí
quyn. Tính cht ca mui LiBr khan và dung dch H
2
O/LiBr:
- LiBr
là loi mui kt tinh màu trng, có v đng, đ pH trung tính, không
cháy có tính cht hóa hc tng t nh mui n, khá n đnh điu kin bình
thung, không bin cht, không phân gii trong không khí. Nhit đ nóng chy
ca mui LiBr khan là 549
o
C, nhit đ sôi là 1265
o
C. Mui LiBr có tính hút
nc rt mnh, d dàng kt hp vi nc đ to thành dung dch H
2
O/LiBr. Khi
HUTECH
13
lng mol là 86.84
- Có th to ra dung dch H
2
O/LiBr bng cách cho axit HBr phn ng vi
baz
LiOH:
HBr + LiOH → LiBr + H
2
O
- Dung dch H
2
O/LiBr có tính hp th nc rt mnh. Dung dch càng đm đc
và nhit đ ca dung dch càng thp thì tính hp th nc càng mnh.
- Dung dch H
2
O/LiBr có v mn, không đc hi đi vi con ngi. Tuy nhiên,
do có tính hút nc rt mnh, khi ri vào da dung dch s gây cm giác nóng,
nga và khi ri vào mt có th gây hng mt.
- nhit đ thp hay trng thái có nng đ cao (≥ 70%), dung dch
H
2
O/LiBr rt d kt tinh.
- nhit đ cao (≥ 150
o
C) cng vi s có mt ca không khí, dung
dch H
2
O/LiBr n mòn rt mnh m thép, đng và các hp kim ca đng.
Thông thng, các cht ph gia đc thêm vào đ chng kh nng n mòn kim
loi ca dung dch.
2.1.4 u
nhc đim ca máy lnh hp th
u đim:
- Ngun nhit cp vào đ hot đng máy lnh rt đa dng, có th s dng các
ngun nhit không mt tin nh: nng lng mt tri, khí thi t các đng c, hi
nc sau khi ra khi các ph ti… iu này giúp máy lnh hp th có chi phí vn
hành thp và có th đc áp dng nhng ni thiu đin.
- Công cht làm vic trong máy lnh không gây tác hi cho môi trng.
- Máy lnh hp th có rt ít chi tit chuyn đng, kt cu ch yu là các thit b
trao đi nhit và trao đi cht. B phn chuyn đng duy nht trong máy lnh là
bm dung dch. Vì vy, vic vn hành máy lnh khá đn gin, đ tin cy cao, máy
lnh làm vic ít n và rung.
- Trong vòng tun hoàn tác nhân lnh, không xy ra hin tng du bôi trn b
cun theo tác nhân lnh, bám lên các b mt trao đi nhit làm tng nhit tr ca
HUTECH
14
các b mt này nh máy lnh nén hi.
- Không yêu cu bo dng thng xuyên.
- H s COP gim không đáng k theo ti.
- S có mt ca tác nhân lnh lng ti ca ra ca bình bay hi không gây bt k
h hng nào.
- Hiu qu làm vic không nhy cm vi nhit đ bình bay hi.
Nhc đim:
- Máy lnh hp th có kích thc và khi lng ln hn nhiu so vi máy lnh
nén hi cùng công sut.
- Chi phí đu t ban đu cao hn so vi máy lnh nén hi.
- H s làm lnh thp hn nhiu so vi máy lnh nén hi.
- Lng tiêu hao nc làm mát, thi gian khi đng, tn tht cho quá trình khi
đng đu ln hn so vi máy lnh nén hi.
Phân bit máy lnh hp th vi máy lnh nén hi bình thung
Ni Dung Máy Lnh Nén Hi Máy Lnh Hp Th
- Nng lng s dng C nng ( in nng ) Nhit nng
- nh hung đn môi
trng
Tác hi xu đn môi trng
Thân thin vi môi
trng
- Tác nhân lnh CFC và HCFC
H
2
O/LiBr, NH
3
/H
2
O
- H s COP Cao Thp
- Chi phí đu t Thp Cao
- Chi phí vn hành Cao Thp
- Khi lng Nh gn To, cng knh
2.1.5 Phân loi máy lnh hp th H
2
O/LiBr
2.1.5.1 Máy lnh hp th mt cp
2.1.5.1.1 S đ và nguyên lý làm vic
HUTECH
15
Di tác đng ca ngun nhit cp t bên ngoài, dung dch H
2
O/LiBr trong
bình phát sinh G s sôi và bay hi. điu kin áp sut nh nhau, do nc có
nhit đ sôi thp hn rt nhiu so vi mui litibromua nên ch có hi nc bay ra
t bình phát sinh, hi n c này trng thái hi quá nhit. Ti bình ngng t C,
hi nc quá nhit đn t bình phát sinh s nh nhit cho nc làm mát đ tr
thành trng thái lng sôi. Nc trng thái lng sôi s đc đa qua c cu gim
áp (van giãn n) đ đi vào bình bay hi E trng thái hi bão hòa m, tng ng,
áp sut ca hi nc gim t P
k
trong bình phát sinh và bình ngng t đn P
0
trong bình bay hi và bình hp th (P
k
và P
0
đu nh hn rt nhiu so vi áp sut
khí quyn). Ti bình bay hi, hi nc trng thái hi bão hòa m nhn nhit
lng t cht ti lnh đ sôi và bay hi. Khi ra khi bình bay hi, trng thái ca
hi nc đc xem là hi bão hòa khô và hi nc đc tip tc cho đi qua bình
hp th A. Ti đây, hi nc đc hp th bi dung dch đm đc tr v t bình
phát sinh.
Hình 2.2: Máy lnh hp th mt cp
Do quá trình hp th phát sinh nhit lng cho nên cn phi gii nhit cho
bình hp th. T bình hp th, dung dch loãng đc bm dung dch đa qua
bình hi nhit và tr li bình phát sinh. Ti bình hi nhit, dung dch loãng s
nhn nhit lng t dung dch đm đc tr v t bình phát sinh. iu này giúp
HUTECH
16
gim bt lng nc làm mát tiêu hao ti bình hp th và lng nhit tiêu hao
ti bình phát sinh. Dung dch đm đc (do nc đã hóa hi và tách ra khi dung
dch) t bình phát sinh sau khi qua bình hi nhit đc dn qua c cu gim áp đ
gim áp sut t P
k
xung P
0
trc khi đi vào bình hp th.
2.1.5.1.2 c đim
Máy lnh hp th H
2
O/LiBr mt cp không nên đc cp nhit bng nhng
ngun nhit có nhit th cao vì máy lnh loi này không có kh nng khai thác
hiu qu exergy ca ngun nhit này, nhit đ ngun nhit cp tt nht vào
khong 100
0
2.1.5.2 Máy lnh hp th hai cp
C
÷ 110
0
C. Thông thng, nc nóng, hi nc áp sut thp hay
nng lng
mt tri đc chn làm ngun nhit cp cho máy lnh hp th
H
2
O/LiBr mt cp.
Giá tr ca h s COP nm trong khong t 0,6 ÷ 0,75.
V mt tên gi, s d máy lnh loi này đc gi là máy lnh mt cp là vì
ng vi mi chu trình, ch có mt ln din ra quá trình phát sinh và mt ln din
ra quá trình ngng t tác nhân lnh.
2.1.5.2.1 S
đ và nguyên lý làm vic
Máy lnh loi này có kt cu tng t loi máy lnh mt cp nhng có
thêm bình phát sinh/ngng t GC. V cu to, bình GC bao gm mt v bình
cha dung dch đ làm nhim v phát sinh b sung tác nhân lnh, bên trong có
b trí b trao đi nhit đ làm ngng t lng hi tác nhân lnh đn t bình phát
sinh G.
Khi cp nhit vào bình phát sinh G, mt lng hi nc trng thái quá
nhit s đc sinh ra và bay đn b trao đi nhit đt trong bình GC. Do có
mt lng hi nc bay ra, nng đ dung dch ri bình phát sinh G đ đi vào
phn v ca bình GC ln hn nng đ dung dch đi vào bình G t bình hp th
A. Khi đi vào b trao đi nhit đt trong bình GC, lng hi nc đn t bình
phát sinh G s nh nhit và ngng t li. Lng nhit này đc s dng đ làm
HUTECH
17
nóng dung dch trong bình GC và có mt lng hi nc khác bay ra t bình GC
đ đn bình ngng t C. Ti bình ngng t C, lng hi nc b sung phát sinh
t bình GC s nh nhit lng cho nc làm mát đ ngng t li. Lng nc
ngng này s hòa trn vi lng nc ngng (nói chính xác hn là hi bão hòa
m có đ khô khá nh) đn t bình GC đ sau đó đi qua c cu gim áp ri đi
vào bình bay hi E. bình bay hi E và bình hp th A, các quá trình din ra
ging nh mô t đi vi trng hp máy lnh hp
th mt cp.
Hình 2.3: Máy lnh hp th hai cp
Dung dch có nng đ cao trong bình phát sinh G (do nc hóa hi và tách
khi dung dch) đc dn vào bình GC. Ti đây, dung dch tip tc nhn nhit
lng t quá trình ngng t ca hi nc bên trong b trao đi nhit, vì th,
thêm mt lng hi nc na đc sinh ra trong bình GC. Sau khi nc hóa
hi và tách ra, dung dch còn li trong bình GC có nng đ rt cao, dung dch
này đc dn qua bình hi nhit đ truyn nhit cho dung dch loãng đn t
bình hp th. Sau đó, dung dch đm đc này đc dn qua c cu gim áp đ
gim áp sut trc khi đ
i v
ào bình hp th A.
2.1.5.2.2
c đim
HUTECH
18
Nng đ ca dung dch trong bình phát sinh G thp hn nng đ dung dch
trong bình GC và nhit đ làm vic trong bình GC thp hn nhit đ làm vic
trong bình phát sinh G, do đó, áp sut làm vic trong bình GC cng phi thp
hn áp sut làm vic trong bình G đ đm bo dung dch trong bình GC có th
sôi và bay hi đc.
Trong bình GC cùng lúc din ra hai quá trình phát sinh và ngng t, ngha là
có th có thêm mt lng hi nc bay ra t bình GC mà không phi tn
thêm mt lng nhit nào t bên ngoài.
Cách b trí đng nc làm mát ni tip gia bình hp th A
vi
bình ngng
t C tit kim đáng k lng nc làm mát. iu này góp phn làm tng hiu
qu s dng nng lng ca máy lnh hp th hai cp.
V kt cu, máy lnh hai cp phc tp hn loi mt cp. Nhng chính s
khác bit v kt cu và nguyên lý làm vic giúp máy lnh hp th hai cp có th
khai thác hiu qu exergy ca các ngun nhit có nhit th cao nh khí đt, khí
thi t các nhà máy luyn kim… H s COP ca máy lnh hp hai cp có th đt
t 1 ÷ 1,3.
V mt tên gi, s d máy lnh loi này đc gi là máy lnh hai cp là vì
ng vi mi chu trình, có hai
quá
trình phát sinh và hai quá trình ngng t tác
nhân lnh din ra.
2.1.5.3 M
áy lnh hp th ba cp
2.1.5.3.1 S đ và nguyên lý làm vic
Di tác đng ca ngun nhit cp t bên ngoài, dung dch trong bình phát
sinh G sôi và mt lng hi nc đc sinh ra. Lng hi nc này đc đa
đn bình phát sinh/ngng t GC1. Ti bình GC1, n nhit ngng t do lng
hi nc này ta ra đc dùng đ làm sôi dung dch đang cha trong bình GC1,
do đó, có thêm mt lng hi nc đc sinh ra t bình GC1. Lng hi nc
bay ra t bình GC1 đc dn đn bình phát sinh/ngng t GC2. Ti bình GC2,
lng hi nc này đc cho qua b ngng t C2, nhit lng ta ra do s
ngng t ca lng hi nc này tip tc đc dùng đ làm sôi dung dch trong
HUTECH
19
bình phát sinh/ngng t GC2 và t đó li có thêm mt lng hi nc na đc
sinh ra.
Lng nc ngng đn t b ngng t C1 đt trong bình GC1 li tip tc
đc làm mát khi đi qua b quá lnh QL đt trong bình GC2, điu này thc hin
đc vì nhit đ ca lng nc ngng đó vn còn khá cao. Trong trng hp
này, nhit lng ta ra cho b quá lnh QL cng góp mt phn vào vic làm
phát sinh hi nc trong bình GC2. Lng hi nc bay ra t bình GC2 (do
nhn nhit lng t b ngng t C2 và t b quá lnh QL) đc cho qua b
ngng t C3 (lp
đ
u ra ca bình GC2) đ thc hin quá trình ngng t.
b ngng t C3, tác nhân gii nhit là lng nc làm mát sau khi đi qua bình
hp th A, đây là cách gii nhit theo kiu ni tip. Tt c nc ngng thu hi
đc t các bình GC1 và GC2 đu
đc gom chung li đa vào bình bay hi E
đ nhn nhit lng t cht ti lnh.
Hình 2.4: Máy lnh hp th ba cp
Dung dch có nng đ cao đi ra t các bình G, GC1, GC2 đu đc đa tr
v bình hp th A đ hp th hi nc đn t bình bay hi E. Dung dch loãng đi