Thiết kế và chế tạo tủ lạnh sử dụng năng lượng mặt trời

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ-BỘ MÔN CN NHIỆT LẠNH

Luận văn tốt nghiệp

Thiết kế và chế tạo tủ lạnh

Sử dụng năng lượng mặt trời

GVHD: TS.Hà Anh Tùng
SVTH :

1


NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH
I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH

III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

IV. CHẾ TẠO MÔ HÌNH

V. VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM

VI. TỔNG KẾT

2

I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

 CÁC VẤN ĐỀ VỀ NĂNG LƯỢNG HIỆN NAY:
 Nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt.
 Sử dụng nguyên liệu hóa thạch là nguyên nhân chính gây ra
ô nhiễm không khí và hiệu ứng nhà kính.

3


I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

 SỐ LIỆU THỐNG KÊ VỀ TRỮ LƯỢNG NHIÊN LIỆU HÓA THẠCH:
 Trữ lượng dầu mỏ trên toàn thế giới đủ dùng trong khoảng từ 40-50
năm nữa.

 Lượng khí đốt cũng chỉ đủ dùng trong khoảng 50 năm.

4


I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

 NĂNG LƯỢNG TỪ PIN MẶT TRỜI


Cường độ bức xạ năng lượng mặt trời tương đối cao.



Pin được nghiên cứu và dần sử dụng phổ biến.

5


I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

 HIỆU ỨNG PELTIER:
 Khi cấp dòng điện 1 chiều vào sò lạnh (bán dẫn), thì 1 mặt sẽ nóng lên và mặt còn lại sẽ lạnh đi (có thể đóng
băng).

 Nhiệt độ mặt nóng và mặt lạnh có quan hệ với nhau.
 Khi mặt nóng được giải nhiệt càng tốt, thì mặt lạnh sẽ càng lạnh.

6


II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH



CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU:



Thể tích buồng lạnh: 25 lít.



0

Nhiệt độ không khí duy trì trong buồng: 6 C.



Các thực phẩm cần làm lạnh: 1 kg mận và 3 chai nước loại
0,5 lít.



Thời gian làm lạnh: 60 phút.

7


II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH



CÔNG THỨC TÍNH TOÁN TỔNG TẢI LẠNH CỦA BUỒNG:
 

,W



Trong đó:



Q1 – Tải lạnh do làm lạnh thực phẩm và không khí trong buồng, W.



Q2 – Tải lạnh do nhiệt lượng từ bên ngoài vào buồng, W.



Q3 – Tải lạnh do thiết bị tỏa trong buồng lạnh, W.



Q4 – Tải lạnh do không khí xâm nhập vào kết cấu bao che, W.

8


II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH

 BẢNG TỔNG HỢP PHỤ TẢI LẠNH
Loại phụ tải

Phụ tải (W)

Q1

69,55

Q2

25,056

Q3

5

Q4

Không đáng kể

Tổng

99,61

 Nhân phụ tải lạnh tổng với hệ số an toàn và đây mới là phụ tải lạnh dùng để thiết kế:
99,61x1,3=129,5
9


II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH



XÁC ĐỊNH HỆ SỐ COP VÀ SỐ LƯỢNG SÒ LẠNH

Đồ thị COP và Điện áp theo độ chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt lạnh và bề mặt nóng (DT)

10


II. TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH

Chọn loại sò: có mã là TEC-12706, hệ số COP=0,5, công suất là 60W
Lựa chọn số lượng sò lạnh:

 

Loại sò

Công suất (w)

Số lượng

TEC-12706

30

5

11


III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ




SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
TRONG ĐÓ:



1 – Pin mặt trời



2 – Bộ ổn áp



3 – Ắc quy



4 – Tản nhiệt mặt nóng



5 – Mặt lạnh của sò



6 – Bơm



7 – Tháp giải nhiệt
12


III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

 SÒ LẠNH


Tận dụng tối đa diện tích của tản nhiệt nước.



Tạo sự cân đối cho mô hình.

→ Số lượng sò lạnh được chọn lại là 6

13


III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
quả Tính toán thiết kế tháp giải nhiệt:

KếtKÍCH
THƯỚC TẤM XỐI TƯỚI

Thông số

Giá trị

Nhiệt độ nước vào tháp

0
35,9 C

Nhiệt độ nước ra khỏi tháp

0
32 C

Diện tích nằm ngang của tấm xối tưới

132 cm

Lưu lượng nước xối tưới

0,033kg/s

Độ dày lớp xối tưới

9,2 cm

2

14


III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
`

 TÍNH TOÁN QUẠT:
 Tổn thất áp suất:

−3
1

,2.
Gkk .∆1P,2.0,033.128.10
.10
1,2.G
.
∆
P
.10
Σ
kk
Σ
N
=
(kW
∆PΣ = ∆pv + ∆
+ ∆)pc +=∆0,0063
pk + ∆prakW = 6,3W
N=
=pn + ∆px + ;∆p
p
ρ
.
η
ρ
.
η
1,145.0,7
kk
kk
 Trong đó:

−3

−3

15


III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

 TÍNH TOÁN BƠM:

1,2.∆P.G
N=
ρ .η

N = 2,56W

16


III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

 LỰA CHỌN BÌNH ẮC QUY:
Thông số

Giá trị

Kích thước LxWxH (mm)
230 x 171 x 200

Cân nặng (kg)

17

Dung lượng ắc quy (Ah)

60

17


III. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

LỰA CHỌN PIN MẶT TRỜI:
Thông số

Giá trị

Kích thước (mm)

1640x990x35

Cân nặng (kg)

19

Công suất cực đại (W)

525

18


IV. CHẾ TẠO MÔ HÌNH

Buồng lạnh

Ắc quy

Hệ thống

Tấm pin mặt

Tháp giải

trời

nhiệt

19


IV. CHẾ TẠO MÔ HÌNH

 BUỒNG LẠNH:


Vách buồng lạnh:
Thông số
Vật liệu

Mica

Độ dày

10mm

Hệ số dẫn nhiệt nhiệt

0,46 W/m.K

20


IV. CHẾ TẠO MÔ HÌNH

 BUỒNG LẠNH SAU KHI ĐÃ HOÀN THÀNH:

21


IV. CHẾ TẠO MÔ HÌNH

 Tháp giải nhiệt:
Thông số kỹ thuật
Công suất quạt

5W

Công suất bơm

12W

22


IV. CHẾ TẠO MÔ HÌNH

 BÌNH ẮC QUY:
 Ắc quy 12V 60Ah

23


IV. CHẾ TẠO MÔ HÌNH

 PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI MÔ PHỎNG


Pin có kích thước 50x50x3cm, P=30 W.

24


V. VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM



KẾT NỐI CÁC THIẾT BỊ

25