Máy lạnh hấp thụ

1
Mở ĐầU
Khi vận hành máy lạnh hấp thụ, có một điểm khác biệt hết sức
quan trọng so với máy lạnh nén hơi là khởi động rất chậm. Điều này
ảnh hởng rất lớn đến việc điều chỉnh phụ tải của máy bằng cách
ngừng máy. Đề tài tập trung nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt và sự
phân bố nhiệt độ trong quá trình khởi động của máy lạnh hấp thụ
nhằm làm cơ sở cho việc tính toán, tìm các biện pháp giảm thời gian
khởi động và đa ra chế độ vận hành tối u cho máy lạnh hấp thụ.
Đề tài gồm 47 trang: mở đầu, 4 chơng nội dung và kết luận,
trong đó có 07 biểu bảng, 18 hình vẽ và đồ thị, 12 tài liệu tham khảo.
Chơng 1: Tổng QUAN về máy lạnh hấp thụ
1.1. Chu trình lý thuyết
Về cơ bản, máy lạnh hấp thụ cũng giống nh máy lạnh nén hơi,
chỉ khác là thay máy nén hơi dùng điện bằng cụm máy nén nhiệt
dùng nhiệt của nguồn gia nhiệt. Cụm máy nén nhiệt bao gồm: thiết
bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lu dung dịch.
1.2. Ưu nhợc điểm của MLHT
u điểm lớn nhất là sử dụng chủ yếu nguồn nhiệt năng có nhiệt độ
không cao (80 ữ 150)
0
C để hoạt động. Vì thế, máy lạnh hấp thụ góp
phần vào việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lợng khác nhau: năng l-
ợng mặt trời, khói thải, hơi trích ...
Một u điểm nữa là có rất ít chi tiết chuyển động, 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 môi chất, không có dầu bôi trơn nên bề mặt các thiết
bị trao đổi nhiệt không bị bám dầu làm nhiệt trở tăng.
2
Góp phần vào việc bảo vệ tầng ôzôn khi thay thế máy lạnh nén

hơi frêon trong lĩnh vực điều hoà không khí .
Máy lạnh hấp thụ có nhợc điểm là giá thành hiện nay còn rất
đắt, cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn hơn so với máy lạnh nén hơi. L-
ợng nớc 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 lợng dung
dịch chứa trong thiết bị lớn. Đây chính là nhợc điểm cơ bản của máy
lạnh hấp thụ mà đề tài tập trung nghiên cứu giải quyết.
1.3. Môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ
Máy lạnh hấp thụ hiện sử dụng phổ biến hai loại cặp môi chất
lạnh là NH
3
/H
2
O và H
2
O/LiBr.
Chơng 2: quá trình khởi động của máy lạnh hấp thụ
2.1. Khảo sát luật biến thiên nhiệt độ của chất lỏng theo thời gian
trong chế độ khởi động.
Với các giả thiết khi nghiên cứu, đề tài đã xác định hàm phân
bố nhiệt độ chất lỏng theo thời gian t() khi gia nhiệt:
t() =
a
b
- (
a
b
- t
0
). exp(-a) = t

m
- (t
m
- t
0
). exp(-a)
với: t
m
=
a
b
=
P
Pff
CGFkFk
tCGtFktFk
...
......
2211
0222111
++
++

ở đây t
m
= lim t() là nhiệt độ khi ổn định của chất lỏng.

2.1.1 Khi gia nhiệt bằng chất lỏng hoặc khí nóng:
Khi đó t
m

sẽ là nhiệt độ lớn nhất của chất lỏng đạt đợc khi ổn
định, lúc và t
f1
> t
m
> t
f2
. Trong thực tế, nếu coi lúc nhiệt độ chất
lỏng đạt t() = 95% t
m
là ổn định, thì thời gian đạt ổn định sẽ bằng:
3

0
=
a
1
ln
)(
0
0

tt
tt
m
m


=
a

1
(ln
m
m
t
tt
0

+3) [coi ln(1 0,95)
-1
3]

2.1.2 Khi gia nhiệt bằng bộ nung điện
Khi đó t
m
là nhiệt độ lớn nhất của chất lỏng đạt đợc khi ổn
định. Thời gian đạt ổn định t() = 0,95 t
m
sẽ là:

0
=
P
P
CGFk
CVCF
..
.....
2
0

+
+

[ln
m
m
t
tt
0

+ 3]
2.1.3 Nhận xét
+ Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian có dạng hàm mũ:
t() = t
m
(t
m
t
0
).exp(-a)
+ Máy lạnh hấp thụ có độ trễ nhiệt rất lớn trong quá trình khởi
động do lợng chất lỏng V chứa trong các thiết bị lớn.

0
=
p
p
CGFkFk
CFCV
...

.....
2211
0
++
+

.(ln
m
m
t
tt
0

+ 3)
Muốn giảm
0
, cần giảm V, giảm
0
FC của thiết bị, tăng diện
tích mặt trao đổi nhiệt F
1
hoặc tăng công suất cấp nhiệt.
2.2. Thí nghiệm trên máy lạnh hấp thụ DIDACTA T108/6D (ý)



0

0

t
0
t
f
2
t
m

t
f1
t (

)
0,95
t
m

t

t


0
t
m

t
f2
t
0

0
t (

)
Hình 2.1: Quá trình gia nhiệt bằng khí
hoặc chất lỏng nóng.
Hình 2.2: Quá trình gia nhiệt môi
chất bằng điện
4
2.2.1. Cấu trúc của máy lạnh hấp thụ NH
3
/H
2
O T108/6D
Tiến hành thí nghiệm đo khoảng thời gian để nhiệt độ phòng
thay đổi 1
0
C
2.2.2. Kết quả đo
Hình 2.3: Cấu trúc của máy
Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống thiết bị đo
nhiệt độ

0
5
10
15
20
25

30
35
40
t,
0
C

,s
24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Hình 3.5. Thời gian hạ nhiệt độ phòng lạnh
5
2.3. Nhận xét
Ngay sau khi khởi động, thời gian để ngăn lạnh giảm nhiệt độ
đợc 1
0
C là rất lâu vì phải mất thời gian để đun sôi dung dịch trong
bình sinh hơi. Nhng sau khi nhiệt độ ngăn lạnh đạt đợc nhiệt độ 23
0
C,
qua giai đoạn khởi động, thì thời gian giảm nhanh, ổn định và sau
đó từ từ tăng dần. Đó là do độ chênh nhiệt độ của ngăn lạnh và nhiệt
độ bay hơi càng lúc càng giảm.
Chơng 3: các biện pháp giảm thời gian khởi động
CHO Máy Lạnh Hấp Thụ
3.1. Biện pháp kết hợp với máy lạnh nén hơi.
Đối với các hệ thống lạnh hoặc điều hòa lớn có thể dùng kết hợp
máy lạnh hấp thụ vơí máy lạnh nén hơi. Do MLHT khởi động chậm, quá
trình điều chỉnh giảm phụ tải tăng suất tiêu hao nhiệt, nên MLHT đáp
ứng phụ tải nền, còn máy lạnh nén hơi hoạt động ở tải đỉnh nhọn.
3.2. Biện pháp thay đổi thiết bị sinh hơi kiểu ngập sang kiểu tới.

Thiết bị sinh hơi kiểu tới có u điểm cơ bản là thời gian lu lại của
dung dịch và lợng dung dịch trong thiết bị nhỏ, nên khắc phục đợc nhợc
điểm cơ bản của MLHT là độ trễ nhiệt lớn, khởi động chậm.
Ngoài ra, thiết bị sinh hơi kiểu tới có hệ số truyền nhiệt lớn hơn so
với chế độ sôi ngập, nên làm tăng đợc hiệu quả của chu trình.
3.3. Nghiên cứu lý thuyết hiệu quả của thiết bị sinh hơi kiểu tới so với
kiểu ngập
So sánh kết quả của các công thức thực nghiệm tính cho hai quá
trình bay hơi này. Khảo sát dung dịch LiBr, = 0,40, sôi ở t
s
= 90
0
C
+ Hệ số toả nhiệt của thiết bị hấp thụ kiểu tới:
= 1,03 ( Re .Pr ./L)
0,46
. /
+ Hệ số toả nhiệt của quá trình sôi ngập khi sôi bọt