Ứng dụng matlab trong việc xây dựng phần mềm tính toán máy lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN THỊ NGỌC LIÊN

ỨNG DỤNG MATLAB TRONG VIỆC XÂY DỰNG
PHẦN MỀM TÍNH TOÁN MÁY LẠNH
HẤP THỤ SỬ DỤNG NHIỆT THẢI

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S KC 0 0 4 0 1 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN THỊ NGỌC LIÊN

ỨNG DỤNG MATLAB TRONG VIỆC XÂY DỰNG
PHẦN MỀM TÍNH TOÁN MÁY LẠNH HẤP THỤ
SỬ DỤNG NHIỆT THẢI

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRẦN THỊ NGỌC LIÊN

ỨNG DỤNG MATLAB TRONG VIỆC XÂY DỰNG
PHẦN MỀM TÍNH TOÁN MÁY LẠNH HẤP THỤ
SỬ DỤNG NHIỆT THẢI

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Hướng dẫn khoa học: T.S HOÀNG AN QUỐC

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 / 2013


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Trần Thị Ngọc Liên

Giới tính: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 01/ 04/ 1985

Nơi sinh: Đồng Nai

Quê quán: Tân Phú, Đồng Nai

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Linh Trung, Thủ Đức
Điện thoại cơ quan:

Điện thoại: 0966.009.850

Fax:

Email:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
Đại học
Hệ đào tạo: Chính Quy

Thời gian từ 2004 đến 2009

Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM
Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp
Môn thi tốt nghiệp: Công nghệ đúc, Vật liệu học
Ngày và nơi thi tốt nghiệp: tháng 04/ 2009 tại trường ĐH SPKT TPHCM
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC
Thời gian
Từ 05/ 2009 – 12/2009
Từ 02/2010 – 08/ 2010
Từ 10/2011 – nay

Nơi công tác
Cty Cơ khí công nghiệp sài gòn
Cty cổ phần Kim Tín
Trường CĐ Công Thương
TPHCM

i

Công việc đảm nhiệm
Nhân Viên
Nhân viên
Giảng Viên


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày….tháng…..năm 2013

Trần Thị Ngọc Liên

ii


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Hoàng An Quốc đã tận tình hướng
dẫn, cung cấp các tài liệu liên quan và đóng góp nhiều ý kiến quý giá cho nội dung
bản luận văn này .
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân trong gia đình đã giúp đỡ,

chia sẻ và động viên tác giả trong suốt thời gian thực hiện luận văn.

iii


TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Việc sử dụng chủ yếu các nguồn nhiệt năng có nhiệt độ không cao (80  1500C) để
hoạt động trong máy lạnh hấp thụ ngày càng được quan tâm. Bởi nó góp phần vào
việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng như: năng lượng nhiệt mặt trời, tận dụng
các nguồn nhiệt năng thừa, khói thải,...Ngoài ra, việc sử dụng các môi chất lạnh như
NH3 – H2O trong máy lạnh hấp thụ cũng góp phần vào việc bảo vệ môi trường, hạn
chế được tình trạng phá hủy tầng ozone do các chất Freon gây ra và giảm nguy cơ
gây hiệu ứng nhà kính.
Luận văn đã trình bày nguyên lý hoạt động của máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O sử
dụng nhiệt thải, nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O
từ đó tác giả đã ứng dụng Matlab trong việc xây dựng phần mềm tính toán máy lạnh
hấp thụ NH3 – H2O.
Luận văn đã tiến hành thí nghiệm trên máy vi tính để đưa ra phương án thiết kế tối
ưu nhằm nâng cao hiệu suất nhiệt của hệ thống, khảo sát được sự ảnh hưởng của
nhiệt độ bay hơi đến bội số tuần hoàn, ảnh hưởng của nhiệt độ nước giải nhiệt đến
hệ số sử dụng nhiệt C.O.P
Kết quả của luận văn có thể dùng để tham khảo trong việc tính toán, thiết kế và lựa
chọn phương án tối ưu trong sản xuất, lắp đặt máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O. Đồng
thời nó cũng có thể làm tài liệu nghiên cứu cho sinh viên các ngành nhiệt điện lạnh.

iv


ABSTRACT

Using the thermal source between 800C-1500C to operating the NH3 - H2O
absorption chiller is more and more concerned. Because it can use the cheap
thermal resources such as: solar enegy, waste heat, exhaust…. In addition, using
NH3 - H2O absorption chiller is also contributing to enviromental protection.
Reducing the greenhouse effect and damaging the Ozon layer.
This thesis presents the principles operation of NH3 - H2O absorption chiller using
waste heat, studied the theoretical basis to calculate the NH3 - H2O absorption
chiller. The author has used Matlab language to build an application to calculate
NH3 - H2O absorption.
This thesis has conducted experiments on the computer to make the optimal
designed to improve the thermal efficiency of the system, effect of evaporated
temperatures to multiple circulatory, effects of cooling water temperature to thermal
coefficient C.O.P (Coefficient of performance)
The result of thesis can be used to calculate the design and selection of the optimal
design and installation, and it can also use as learning materials, research for
students in heat and refrigeration engineering.

v


MỤC LỤC
Trang tựa

Trang

Quyết định giao đề tài
Lý lịch khoa học ........................................................................................................ i
Lời cam đoan ............................................................................................................ ii
Lời cảm ơn .............................................................................................................. iii
Tóm tắt nội dung luận văn ...................................................................................... iv

Mục lục .................................................................................................................... vi
Danh sách các chữ viết tắt ...................................................................................... vii
Danh sách các bảng ............................................................................................... viii
Danh sách các hình.................................................................................................. ix
Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................1
Chương 2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MLHT NH3-H2O ....................................9
Chương 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MLHT NH3-H2O ...................14
Chương 4. XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN VÀ ĐÁNH .....................20
GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU ĐẾN C.O.P
Chương 5. KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA PHẦN MỀM ....41
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...........................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

i

entanpi, kJ/kg

p

áp suất tuyệt đối, bar

q

nhiệt lượng riêng phần, kJ/kg

Q

nhiệt lượng toàn phần, kJ hoặc công suất nhiệt, kW

t

độ chênh lệch nhiệt độ, 0C hoặc 0K

p

độ chênh lệch áp suất, bar hoặc Pa



hiệu suất nhiệt, hiệu suất



hệ số dẫn nhiệt, W/(m.độ)

c

nồng độ dung dịch, %

COP hệ số sử dụng nhiệt
f

bội số tuần hoàn của máy lạnh hấp thụ NH3-H2O

G

lưu lượng khối lượng, kg/s

t

nhiệt độ bách phân, 0C

T

nhiệt độ tuyệt đối, 0K

cp

Nhiệt dung riêng, (kJ/kg.độ)



Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch, (W/m.độ)

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG

BẢNG

TRANG

Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm 1

36

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm 2

38

Bảng 5.1 Thông số trạng thái tại các điểm theo đồ thị i-c

44

Bảng 5.2 Thông số trạng thái tại các điểm theo phần mềm

45

Bảng 5.3 Kết quả tính toán bằng phần mềm

45

Bảng 5.4 Thông số trạng thái tại các điểm theo phần mềm

48

Bảng 5.5 Kết quả tính toán bằng phần mềm

48

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH

TRANG

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống máy lạnh hấp thụ đơn giản

4

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống máy lạnh hấp thụ thực tế

6

HÌnh 2.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O

9

HÌnh 2.2 Đồ thị i-c của dung dịch NH3-H2O

12

Hình 2.3 Đồ thị t-c của dung dịch NH3-H2O

12

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý MLHT NH3-H2O một cấp hồi nhiệt

16

Hình 4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến bội số tuần hoàn

37

Hình 4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ bay hơi đến C.O.P

39

Hình 5.1 Đồ thị i-c của NH3-H2O một cấp hồi nhiệt

41

Hình 5.2 Sơ đồ nguyên MLHT NH3-H2O có bộ quá lạnh

47

ix


Luận văn thạc sĩ

Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 Nhu cầu sử dụng MLHT sử dụng nhiệt thải ở Việt Nam trong tƣơng lai
Máy lạnh hấp thụ ra đời từ rất sớm và được sử dụng phổ biến ở Mỹ và Châu Âu
nhưng từ khi phát minh ra động cơ điện để thu gọn kích thước máy, công suất lạnh
tăng lên nên máy lạnh có máy nén dần dần thay thế vai trò máy lạnh hấp thụ. Tuy
nhiên cùng với sự phát triển công nghệ, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường
hiện nay, người ta nhận thấy cần phải khai thác triệt để các nguồn năng lượng sơ
cấp hoặc các nguồn nhiệt thải tùy theo điều kiện cụ thể nên vai trò máy lạnh hấp thụ
sử dụng nhiệt thải được coi trọng trở lại .

Nhiệt thải (Waste Heat) có thể hiểu là nguồn năng lượng dưới dạng nhiệt năng
được thải ra ngoài môi trường sau khi đã thực hiện quá trình trao đổi nhiệt hoặc đã
thực hiện qui trình công nghệ nào đó. Do vậy, về số lượng và chủng loại thì nó rất
phong phú và đa dạng như: khói thải từ các lò luyện thép, lò nấu thủy tinh, từ
turbin khí của nhà máy nhiệt điện, các nhà máy hóa chất……..
Hiện nay xu hướng tận dụng nhiệt thải từ các nhà máy công nghiệp đang là xu
hướng toàn cầu hóa, bởi các nguồn nhiên liệu dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí thiên
nhiên, thủy điện….. có hạn khiến cho nhân loại đứng trước nguy cơ thiếu hụt năng
lượng. Bên cạnh đó tình trạng ô nhiễm môi trường , hiệu ứng nhà kính, và tình trạng
phá hủy tầng Ozone cũng đang là vấn đề đặt ra cho các nhà khoa học.
Đối với các nước tiên tiến trên thế giới, MLHT sử dụng nhiệt thải đã được sử
dụng rộng rãi. Tuy nhiên ở Việt Nam hiện nay, việc ứng dụng máy lạnh hấp thụ sử
dụng nhiệt thải trong thực tế còn gặp nhiều khó khăn vì:
- Về nguyên lý thì có rất nhiều người hiểu biết nhưng khi đi vào thiết kế kỹ
thuật công trình thì phần lớn không thực hiện được vì thiếu rất nhiều vấn đề về công

Trang 1


Luận văn thạc sĩ

nghệ. Do đó tất cả chỉ dừng lại ở phần chung mà không có công nghệ .
- Nguồn tài liệu về máy lạnh hấp thụ phân tán và rất ít tài liệu đề cập đến
công nghệ mà chỉ dừng lại ở dạng phân tích hiệu quả kinh tế. Do vậy để ứng dụng
công nghệ cần phải có sự đầu tư, thu thập, phân tích và tìm được các số liệu kỹ
thuật để thiết kế sản xuất .
Mặc dù vậy, Việt Nam đang hướng theo xu thế phát triển chung của thế giới
nên việc phải thực hiện các giải pháp sạch và xanh trong sản xuất và trong sinh hoạt
là điều tất yếu phải xảy ra. Bên cạnh đó, nước ta là một nước đang phát triển, các
khu công nghiệp, khu chế xuất, các nhà máy… ngày càng nhiều nên lượng khí thải

sẽ tăng rất nhanh. Đồng thời, việc sản xuất từ nông nghiệp cũng có các nguồn nhiệt
thải, nguồn nhiệt có nhiệt thế thấp, nguồn nhiệt từ các phế liệu rất đa dạng như trấu,
mùn cưa, bã mía, hoặc từ các suối nước nóng….. Vì vậy trong tương lai gần, MLHT
sử dụng nhiệt thải sẽ được đưa vào sử dụng rộng rãi nhằm tận dụng nguồn nhiệt thải
dồi dào và đặc biệt hơn là giải quyết được vấn đề cấp bách về môi trường mà loài
người đang quan tâm.
1.2 Mục tiêu và phƣơng pháp nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu luận văn
Mục tiêu của luận văn là ứng dụng Matlab để xây dựng phần mềm tính toán
MLHT NH3-H2O sử dụng nhiệt thải. Phần mềm này sẽ tính toán chu trình thực của
máy lạnh hấp thụ với các thông số có thể thay đổi được nhằm xây dựng các mối
quan hệ ảnh hưởng đến chế độ làm việc của chu trình, giúp cho các nhà thiết kế, sản
xuất, vận hành có thể lựa chọn được phương án kỹ thuật một cách hiệu quả mà bằng
phương pháp cổ điển là dùng đồ thị và tra bảng sẽ khó khăn và mất rất nhiều thời
gian, công sức.
1.2.2 Phương pháp nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu trên thì phương pháp nghiên cứu cụ thể của tôi là :

Trang 2


Luận văn thạc sĩ

-

Nghiên cứu các cơ sở tính toán về MLHT NH3-H2O để so sánh và chọn lựa
cơ sở tính toán tối ưu cho viêc xây dựng phần mềm

-

Ứng dụng Matlab trong việc xây dựng phần mềm tính toán MLHT NH3-H2O

-

Tiến hành thí nghiệm trên máy vi tính để đưa đến phương án cấp nhiệt và
chế độ làm việc tối ưu của hệ thống.

1.2.3 Giới hạn đề tài
Theo quy ước phổ biến thì chất thuần khiết đứng trước là chất bay hơi, đóng vai
trò là tác nhân lạnh, còn chất thuần khiết đứng sau là dung môi, đóng vai trò là chất
hấp thụ. Như vậy do tính chất nhiệt động đặc trưng của chất bay hơi thì trong máy
lạnh hấp thụ khi cần làm lạnh dưới 00C – hệ thống cấp trữ đông, sản xuất nước đá
thì sử dụng dung dịch NH3-H2O và sử dụng dung dịch H2O-LiBr khi cần làm lạnh
trên 00C – hệ thống điều hòa không khí. Ở luận văn này chúng tôi chỉ đề cập đến
máy lạnh hấp thụ làm việc với dung dịch amôniăc-nước (NH3-H2O)
1.3 Tổng quan về máy lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt thải
1.3.1 Hệ thống lạnh hấp thụ đơn giản
Hệ thống lạnh hấp thụ là một trong những phương pháp làm lạnh cổ xưa nhất.
Nguyên lý của phương pháp hấp thụ, bay hơi lần đầu tiên được phát hiện bởi
Micheal Faraday vào năm 1824. Và máy lạnh hấp thụ đầu tiên được phát triển bởi
nhà khoa học người Pháp Ferdinand Carre năm 1860. Hệ thống này có thể được
dùng đơn lẻ hoặc trong các nhà máy làm lạnh công nghiệp lớn.
Hệ thống lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt năng thay vì cơ năng trong máy lạnh có
máy nén hơi, và môi chất làm việc trong máy lạnh có máy nén hơi thường là chất
thuần khiết hoặc hỗn hợp đồng sôi (có nhiệt độ sôi gần giống nhau) còn trong máy
lạnh hấp thụ phải là dung dịch được trộn lẫn từ hai chất thuần khiết khác nhau, hai
chất này phải không tác dụng hóa học với nhau và phải có nhiệt độ sôi khá cách
biệt nhau khi cùng ở điều kiện áp suất. Có rất nhiều loại dung dịch có thể dùng
được trong máy lạnh hấp thụ như NH3-H2O, NH3-LiSCN, NH3-LiNO3,v.v… hoặc

Trang 3


Luận văn thạc sĩ

H2O-LiBr, H2O-LiCl, H2O-CaCl2,v.v… nhưng trong thực tế người ta sử dụng phổ
biến nhất là các dung dịch NH3-H2O và H2O-LiBr.
Dưới đây là sơ đồ của một máy lạnh hấp thụ đơn giản.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống máy lạnh hấp thụ đơn giản [6]
Một hệ thống lạnh hấp thụ đơn giản gồm có: một thiết bị hấp thụ, một bơm, một
bình phát sinh và một van giảm áp thay cho máy nén trong hệ thống lạnh dạng nén.
Các thành phần khác của hệ thống là dàn ngưng, bình chứa, van tiết lưu và dàn bay
hơi giống như hệ thống lạnh dạng nén
Trong hình 1.1, Sử dụng môi chất làm lạnh là Amonia. Hơi amonia ở áp suất
thấp rời khỏi dàn bay hơi được hấp thụ bởi dung dịch Amonia loãng ở thiết bị hấp
thụ. Dung dịch loãng có khả năng hấp thụ một lượng lớn hơi Amonia. Dung dịch
này được làm mát bởi nước làm mát. Sự hấp thụ Amoniac của dung dịch loãng làm
giảm áp suất trong giàn hấp thụ, điều này làm gia tăng nhiệt độ của dung dịch. Do
vậy, các thiết bị giải nhiệt cho bình hấp thụ được gắn vào để giảm nhiệt cho dung

Trang 4


Luận văn thạc sĩ

dịch. Và nó cũng cần thiết để gia tăng khả năng hấp thụ của dung dịch loãng. Vì ở
nhiệt độ cao dung dịch loãng hấp thụ ít hơi Amoniac hơn. Dung dịch loãng sau khi
hấp thụ có nồng độ cao được bơm tới bình phát sinh . Bơm này còn có tác dụng gia
tăng áp suất cho dung dịch.

Dung dịch đậm đặc Amoniac trong bình phát sinh được gia nhiệt bởi các nguồn
nhiệt bên ngoài như: các nguồn nhiệt thải, gas, hơi nước……Trong suốt quá trình
gia nhiệt hơi Amoniac ở áp suất cao được đưa đến bình ngưng tụ, còn dung dịch
loãng ammoniac nóng sẽ chảy xuống bình hấp thụ ở áp suất thấp sau khi qua van
tiết lưu. Hơi amoniac được ngưng tụ ở dàn ngưng tụ để trở thành dung dịch
ammoniac ở áp suất cao. Dung dịch này đi qua bình chứa và qua van tiết lưu sau đó
đến dàn bay hơi và hoàn thành một chu kỳ hấp thụ đơn giản.
1.3.2 Hệ thống lạnh hấp thụ thực tế
Trong thực tế, để mang lại hiệu quả kinh tế khi sử dụng hệ thống lạnh hấp
thụ sử dụng khí thải thì người ta thêm vào hệ thống một tháp chưng cất, một bộ
ngưng tụ hồi lưu và một thiết bị trao đổi nhiệt. Những thiết bị này cải thiện đáng
kể khả năng làm việc của hệ thống.
-

Tháp chưng cất (Analyser): Khi Amoniac được bay hơi trong bình phát sinh
một lượng nhỏ nước cũng được bay hơi sẽ vào dàn ngưng tụ cùng với hơi
amoniac, nếu lượng nước này không được loại bỏ, nó sẽ đi qua van tiết lưu
và sẽ bị đóng băng làm nghẹt ống. Để loại bỏ nước và bụi bẩn không mong
muốn này vào dàn ngưng ta dùng thêm tháp chưng cất. Thiết bị này có thể
được tích hợp với bình phát sinh hoặc gắn riêng lẻ.

-

Bộ ngưng tụ hồi lưu (Rectifier): Để loại bỏ hoàn toàn hơi nước ta dùng
thêm thiết bị này. Hơi nước sẽ được giữ lại ở đây và chỉ có Amoniac
nguyên chất đi vào dàn ngưng tụ.

-

Thiết bị trao đổi nhiệt (Heat exchanger)

Một thiết bị trao đổi nhiệt được đặt giữa bơm và bình phát sinh để
làm lạnh dung dịch loãng trước khi đi vào dàn hấp thụ. Ta tận dụng

Trang 5


Luận văn thạc sĩ

lượng nhiệt của dung dịch nồng độ thấp để gia nhiệt cho dung dịch
nồng độ cao thông qua thiết bị trao đổi nhiệt. Điều này giúp tiết kiệm
nhiệt năng cung cấp cho bình phát sinh và thiết bị làm lạnh ở dàn hấp
thụ.
Thiết bị trao đổi nhiệt còn lại được lắp giữa dàn ngưng tụ và dàn
bay hơi. Nó có nhiệm vụ làm lạnh hơn nữa dung dịch amoniac từ dàn
ngưng tụ bằng cách tận dụng hơi amoniac nhiệt độ thấp đi ra từ dàn
bay hơi.
Đối với hệ thống này thì hiệu quả làm lạnh là sự hấp thụ nhiệt bởi môi chất
lạnh ở dàn ngưng. Tổng năng lượng cung cấp cho hệ thống là tổng năng lượng
làm việc của bơm và nhiệt năng cung cấp cho bình phát sinh. Vì vậy, hệ số sử
dụng nhiệt là:
Nhiệt năng hấp thụ ở dàn bay hơi
C.O.P =

Năng lượng của bơm + Nhiệt năng cung cấp cho bình phát sinh

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống máy lạnh hấp thụ thực tế [6]

Trang 6

Luận văn thạc sĩ

1.3.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt thải
1.3.3.1 Ưu điểm
Ưu điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là sử dụng chủ yếu nguồn nhiệt năng có
nhiệt độ không 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 như: năng lượng nhiệt mặt trời,
tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải thứ cấp rẻ tiền như khói thải,...
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 vòng tuần hoàn hoàn môi chất, không có dầu bôi
trơn nên bề mặt các thiết bị trao đổi nhiệt không bị bám dầu làm nhiệt trở tăng như
trong máy lạnh nén hơi.
Không cần hoặc tiêu thụ rất ít điện năng nên rất thuận lợi cho nhửng nơi không
có điện năng
Bên cạnh đó, tình trạng phá hủy tầng Ôzôn do các chất Freon gây ra ngày càng
cao và việc tìm các môi chất lạnh khác thay thế đang còn rất khó khăn nên việc
dùng máy lạnh hấp thụ thay thế máy lạnh nén hơi có ý nghĩa rất lớn .
1.3.3.2 Nhược điểm
Giá thành hiện nay còn rất đắt, cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn hơn so với máy
lạnh có máy 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
1.3.4 So sánh giữa hệ thống lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt thải và hệ thống lạnh sử
dụng máy nén
Trong hệ thống lạnh hấp thụ chỉ có một bộ phận chuyển động là bơm với

Trang 7

Luận văn thạc sĩ

một động cơ nhỏ, vì thế hệ thống hoạt động khá êm. Hệ thống lạnh dạng nén bộ
phận chuyển động là máy nén nên ồn hơn. Hệ thống sử dụng nhiệt năng để thay đổi
điều kiện làm việc của môi chất. Hệ thống lạnh dạng nén sử dụng cơ năng để thay
đổi điều kiện làm việc của môi chất.
Hệ thống lạnh hấp thụ tận dụng được nhiệt thải từ nhiều nguồn khác nhau như
hơi nước, khói thải từ các nhà máy, động cơ tuabin……hoặc sử dụng năng lượng
mặt trời. Vì thế có thể sử dụng ở những nơi không có điện hoặc giá điện cao.
Hệ thống lạnh hấp thụ có thể hoạt động với sự giảm áp và nhiệt độ ở giàn bay hơi
bằng cách tăng áp suất ở máy gia nhiệt mà năng suất giảm đi không đáng kể. Còn
năng suất của hệ thống lạnh dạng nén sẽ giảm đi rất nhiều với áp suất ở giàn bay hơi
thấp.
Sự thay đổi của tải thì không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất của máy. Sự thay
đổi của tải sẽ được kiểm soát bởi số lượng chu kỳ và nhiệt năng cung cấp ở máy gia
nhiệt. Hiệu suất của hệ thống lạnh dạng nén ở tải nhỏ thì rất thấp.
Hệ thống lạnh hấp thụ có thể đạt công suất trên 1000 tấn/ máy. Máy lạnh dạng
nén có công suất lớn nhất chỉ 1000 tấn/ máy.

Trang 8


Luận văn thạc sĩ

Chƣơng 2

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY LẠNH
HẤP THỤ NH3 – H2O

2.1 Nguyên lý làm việc cơ bản của MLHT NH3-H2O
Theo tài liệu [1], trong trường hợp chất làm việc là dung dịch NH3-H2O
người ta thống nhất định nghĩa nồng độ dung dịch như sau :
m

c

m

NH

NH

3

m
3

,

kg/kg

H O
2

trong đó: mNH3 là khối lượng NH3 có trong dung dịch
mH2O là khối lượng H2O có trong dung dịch

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ NH3-H2O [1]

Trang 9