NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁCH BỐ TRÍ DÀN LẠNH ĐẾN KHẢ NĂNG TÁCH ẨM KHÔNG KHÍ TRONG HỆ THỐNG SẤY LẠNH

Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010
1
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CÁCH BỐ TRÍ DÀN LẠNH ðẾN KHẢ NĂNG
TÁCH ẨM KHÔNG KHÍ TRONG HỆ THỐNG SẤY LẠNH
RESEARCHING INFLUENCE OF THE COOLER ARRANGEMENT ON THE
REFRIGERATING AND AIR DEHUMIDIFYING ABILITY IN COOL DRY SYSTYEM

SVTH: VĂN NGUYỄN TIẾN SỸ - TRẦN NGỌC ðẠI PHÚ
Lớp 05N1, Khoa Công nghệ Nhiệt - ðiện lạnh, Trường ðại học Bách khoa ðà nẵng.
GVHD: PGS.TS.HOÀNG NGỌC ðỒNG
Khoa Công nghệ Nhiệt - ðiện lạnh, Trường ðại học Bách khoa ðà nẵng.

TÓM TẮT
Báo cáo trình bày các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về ảnh hưởng cách bố trí dàn
lạnh ñến khả năng làm lạnh, tách ẩm không khí trong dàn lạnh của Bơm nhiệt. Từ các kết quả ñạt
ñược, ñề nghị thêm một số phương pháp làm tăng khả năng làm lạnh, tách ẩm của dàn lạnh nhằm
nâng cao hiệu quả sử dụng của của Bơm nhiệt. Bên cạnh ñó, báo cáo còn trình bày kết quả thực
nghiệm các chế ñộ làm việc khác nhau từ mô hình thiết bị Bơm nhiệt ñã xây dựng.
ABSTACT
The article presents theoretical and experimental research on how the cooler arrangement
has influence on the ability of Refrigerating and Air Dehumidifying in the evaporator of Heat pump.
From the results achieved, the article suggests some methods of increasing Refrigeration and
Dehumidification capacity of the evaporator in order to improve Heat pump effectiveness. At the
same time, the article presents the experimental results of different working regulations from the
built model of Heat pump.
1. ðặt vấn ñề :
Ngày nay với yêu cầu về chất lượng các sản phẩm sấy ngày càng cao, nhất là ngoài
yêu cầu về ñộ khô, một số sản phẩm còn ñòi hỏi phải ñảm bảo ñược màu sắc, hương vị
chất dinh dưỡng và bảo toàn trạng thái của sản phẩm. Các phương pháp sấy ở nhiệt ñộ cao
có thể phá hủy các chất hoạt tính sinh học như hóc môn, màu, mùi vị, men, vitamin,
protein, ...và làm thay ñổi chất lượng sản phẩm. Vì vậy, ñể ñáp ứng ñược yêu cầu về màu

sắc, mùi vị tư nhiên sau quá trình sấy. Do ñó, người ta ñã áp dụng phương pháp sấy ở
nhiệt ñộ thấp, trong ñó phương pháp sấy sử dụng bơm nhiệt tỏ ra có hiệu quả hơn cả.
Phương pháp này có các ưu ñiểm sau: Phù hợp với ñiều kiện khí hậu nóng ẩm ở Việt Nam,
hiệu suất sử dụng năng lượng cao do sử dụng cả lượng nhiệt ở nguồn nóng và nguồn lạnh,
thích hợp ñể sấy khô các vật phẩm không chịu ñược nhiệt ñộ cao, chất lượng, màu sắc và
mùi vị của sản phẩm sấy ñược giữ tốt hơn.
Trong hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt thì khả năng tách ẩm ra khỏi không khí
là rất quan trọng, nó mang tính quyết ñịnh ñến hiệu quả sấy trong buồng sấy. Chính vì thế
cần phải nghiên cứu ảnh hưởng cách bố trí dàn lạnh ñến khả năng tách ẩm không khí trong
hệ thống sấy lạnh. Từ ñó tìm ra cách bố trí dàn lạnh thích hợp nhất ñể tận dụng hết khả
năng tách ẩm của dàn lạnh trong hệ thống bơm nhiệt.

Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010
2
2. Những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm
2.1. Nghiên cứu lý thuyết về khả năng làm lạnh tách ẩm trong dàn lạnh Bơm nhiệt
Trong kỹ thuật sấy lạnh, yếu tố có tính quyết định đến thế sấy chính là q trình
làm lạnh, tách ẩm khơng khí trong dàn lạnh. Lượng ẩm tách ra càng lớn thì thế sấy càng
tăng thời gian sấy càng giảm.
2.1.1. Tăng chiều dài đường đi của khơng khí qua dàn lạnh
- Khơng khí chuyển động bypass nhiều lần qua dàn lạnh (hình 2.1)
- Sử dụng dàn lạnh có chiều sâu lớn.
2.1.2. Khi sử dụng dàn lạnh mắc song song và nối tiếp ( hình 2.2 và hình 2.3)

2.2. Nghiên cứu thực nghiệm
2.2.1. Sơ đồ cấu tạo và ngun lý làm việc của mơ hình thực nghiệm Bơm nhiệt














B H 1 B H 2
K h o ân g khí
vào
K h o âng kh í
ra
t
1
t
2 2'
t
1
t
K h ôn g khí

ra
K h ông kh í
vào
B H 2B H 1
t,°C
f/3
f
t
t''
t''
t
1
2 'B
2
2
2B
K h ông k h í vào
K h o ân g kh í ra
M ôi chất v a øo
M ôi c h ất ra
t
Hình 1: Khơng khí chuyển
động bypass qua dàn lạnh

Hình 2: Dàn lạnh mắc song song

Hình 3: Dàn lạnh mắc nối tiếp

NT2
NT1

MN
BH1
BH2
V2
Buồng
sấy
Không khí ẩm
Nước ngưng
V1
V1
Nước ngưng
Không khí ẩm
Không khí khô, lạnh
Buồng
sấy
V2
BH2
BH1
MN
NT1
NT2
V4
V3
TL
T6
V7
V5
V3
V4
V7

V8
TL
TL
Không khí khô, lạnh

Hình 4: Hai dàn lạnh mắc song song. Hình 5: Hai dàn lạnh mắc nối tiếp
Chú thích: MN – Máy nén; NT1 – Dàn ngưng chính; NT2 – Dàn ngưng phụ
BH1 – Dàn bay hơi 1; BH2 – Dàn bay hơi 2; V5, V6 – Van tiết lưu
V1, V2, V3, V4, V7, V8 – Van điều chình
Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010
3
3
2
1
1
2
3
=
d
t
3
d
d
1
3'
2
t
t
d, g/kgkk
I, kJ/kgkk

Hình 7: Sơ ñồ cấu tạo mô hình thực nghiệm Bơm nhiệt

1 – Máy nén;2 – Van tiết lưu; 3 – Van ñiều chỉnh, 4 – Quạt hướng
trục; 5 – Dàn bay hơi 1, 6 – Dàn bay hơi 2; 7 – Quạt lồng sóc, 8
– Dàn ngưng phụ; 9 – ðường ống gió; 10 – Hầm sấy;11 – Khay
sấy; 12 – Dàn ngưng chính










Hình 6: Quá trình sấy kín trên ñồ thị I- d

1- 2: Quá trình gia nhiệt ñẳng dung ẩm

2- 3: Quá trình sấy thực tế trong buồng
sấy
3- 1: Quá trình làm l
ạnh khử ẩm trong
dàn lạnh

Nguyên lý làm việc: Không khí sau khi trao ñổi nhiệt ẩm với vật sấy trong buồng
sấy và giảm xuống nhiệt ñộ t
3
sẽ ñược hồi lưu về lại hai dàn lạnh .Tại ñây không khí ñược

làm lạnh, và tách ẩm ñến nhiệt ñộ t
1
rồi ñươc quạt hút và thổi qua dàn ngưng phụ ñể nâng
lên nhiệt ñộ t
2
. Tiếp tục ñi vào buồng sấy trao ñổi nhiệt ẩm,chu trình cứ thế tiếp tục.
Các thông số của mô hình: Môi chất: R22; Công suất máy nén 50 W ; Dàn lạnh:
hai dàn, diện tích: 0,4 m
2
/dàn; Dàn nóng: hai dàn, diện tích: 0,08 m
2
/dàn; Quạt: hai cái,
công suất: 100 W; Kích thước buồng sấy: 400x200x250mm; Kích thước ñường ống gió:
Φ114 mm.













12
3
4

5
6
7
8
9
10
11
12
Hình 8: Mô hình thực nghiệm Bơm nhiệt
Tuyển tập Báo cáo Hi ngh Sinh viên Nghiên cu Khoa hc lần thứ 7 ðại học ðà Nẵng năm 2010
4
2.2.2. Thí nghiệm ñánh giá khả năng làm lạnh, tách ẩm của dàn bay hơi
- Mục ñích: Xác ñịnh nhiệt ñộ không khí sau dàn lạnh và lượng nước ngưng thu
ñược, nhằm ñánh giá khả năng làm lạnh và tách ẩm không khí của các dàn lạnh.
- Kết quả thí nghiệm:
τ
(phút)
t
1
[
0
C]
t
2
[
0
C]
t
3
[

0
C]
t
mt

[
0
C]
P
1
[bar]
P
2

[bar]
P
3

[bar]
ϖ
%

I
[A]
G
n

[g]
0 32,3 32,3 32,3 32,3 4 4 4 85,6 0 0
10 12,5 24,4 24,2 33,3 8 0,5 7,9 45,3 2,8 -

20 10,4 23,7 23,5 32,7 9 0,5 8,5 34,3 2,6 -
30 9,5 23,4 25 33,2 10,9 0,9 9,5 31,3 2,8 -
40 8,8 24,3 24,3 33,3 10 0,5 9 28,6 2,7 -
50 8,5 23,5 24,5 33,3 10,3 0,6 10 26,7 2,7 -
60 8 23,2 23,9 33,3 10 0,5 9,8 25,7 2,7 30


τ
t
1
[
0
C]
t
2
[
0
C]
t
3
[
0
C]
t
mt

[
0
C]
P

1
[bar]
P
2

[bar]
P
3

[bar]
ϖ
%

I
[A]
G
n

[g]
0 31 31 31 31 5 5 5 82,4 0 0
10 17,7 23,7 26,5 33 7,8 0 7 55,9 2 -
20 15,7 24,5 24,8 33 8 0,4 7,5 36,2 2,2 -
30 12,5 22,4 22,8 33 8,8 0,5 8,1 34,9 2,4 -
40 10 23,1 23,8 33 9 0,7 8,2 30,5 2,5 -
50 10 24,1 24,3 34 9 0,7 8,2 28,7 2,4 -
60 9,8 24,3 24,4 34 9 0,7 8,4 27,7 2,4 50

- ðánh giá kết quả: Khi sử dụng hai dàn lạnh mắc song song thì nhiệt ñộ không
khí sau dàn lạnh xuống thấp nhanh hơn, lượng nước ngưng thu ñược lớn hơn so với khi sử
dụng hai dàn lạnh mắc nối tiếp (trong khi ñó công suất máy nén không ñổi). ðồng thời

hiệu quả bơm nhiệt tăng lên do giảm ñược chênh lệch giữa nhiệt ñộ ngưng tụ và bay hơi.
2.2.3. Thí nghiệm xác ñịnh thời gian sấy
- Mục ñích: Xác ñịnh thời gian sấy với hai chế ñộ sấy mắc nối tiếp và mắc song
song cho cùng một loại vật liệu nhằm ñánh giá hiệu quả của hai chế ñộ sấy này.
- Kết quả:
Bảng 1: Sử dụng hai dàn lạnh mắc nối tiếp

Bảng 2: Sử dụng hai dàn lạnh mắc song song
Tuyn tp Bỏo cỏo Hi ngh Sinh viờn Nghiờn cu Khoa hc ln th 7 i hc Nng nm 2010
5
- Nhn xột: Khi sy ch ủ mc song song thỡ ủng cong gim m thp hn so
vi khi sy ch ủ mc ni tip. Kh nng tỏch m ca dn b trớ song song l ln hn so
vi cỏch b trớ ni tip, ủiu ny cú ý ngha l tng kh nng thoỏt m v gim thi gian
sy.
3. Kt lun
Thụng qua phõn tớch ủỏnh giỏ cỏc phng phỏp lm lnh, tỏch m khụng khớ trong
dn lnh bay hi. ti ủó xõy dng ủc mụ hỡnh thc nghim thit b sy s dng Bm
nhit ủỏp ng ủc cỏc yờu cu ủ ra, mụ hỡnh cú th h nhit ủ sau dn lnh xung gn
8
0
C ủ bo ủm ch ủ sy phự hp vi vt sy. iu ny cú ý ngha vụ cựng to ln cho
trong vn ủ nõng cao th sy, h thp hn na nhit ủ sy nhm ủỏp ng cỏc vt sy cú
yờu cu cht lng sn phm cao, cú th trin khai nhõn rng ng dng vo thc t.
TI LIU THAM KHO
[1] PGS.TS. Hong Ngc ng, Nghiờn cu h thng sy nhit ủ thp s dng bm
nhit trong cụng ngh sy nụng sn; ti cp b nm 2008
[2] Nguyn c Li, Phm Vn Tựy, K thut lnh ng dng. Nh xut bn giỏo dc,
2003
[3] Nguyn Mnh Hựng, Quỏ trỡnh lm lnh v tỏch m trong sy lnh dựng bm nhit,
[4] Bựi Tun Sn, Vừ Nh Quang, Nghiờn cu thc nghim sy nụng sn thc phm

nhit ủ thp. Tuyn tp Bỏo cỏo hi ngh sinh viờn nghiờn cu khoa hc ln th 6

0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
1 00
0 0 6 0 9 0 1 20 1 50 1 80 2 10 2 40
Thồỡi gian (phuùt)
ọỹ ỏứm vỏỷt sỏỳy (%)
So ng s o ng N ?i ti?p
Hỡnh 9: th ủng cong gim m
(thớ nghim trờn c rt vi khi lng 500 g, nhit ủ mụi trng t = 32
0
C, ủ
m = 90%)