Nghiên cứu thực nghiệm hiệu quả làm lạnh của máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời và khí thải
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.2 MB, 120 trang )
..
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN TRẦN QUỲNH
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆU QUẢ
LÀM LẠNH CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ SỬ DỤNG
NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ KHÍ THẢI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KĨ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. ĐẶNG TRẦN THỌ
Hà Nội – Năm 2014
ỜI Ả
T
T
ảxn
yt l n
lu n ộn v n t n t n
T
ớn
v
K o
ả tạo v l p ặt t ết ị t í n
n t n n ất ến TS
n tron suốt qu tr n t ự
ả ũn x n ử lờ ảm n ến t p t ể
- N ệt - Năn l ợn
tr n
ết n s u s
tạo m
ệm
ặn Trần
ện Lu n văn.
n ộ
n n n
n ty TNHH
ều k ện
úp ỡ t
ả tron qu
óp p ần v o sự t n
n
ủ Lu n
văn
Tác giả Lu n văn
Nguyễn Trần Quỳnh
i
ỜI
T
xn
n ủ t ầy
m o n
o TS
yl
n tr n n
n ứu củ r n t
ới sự
ớn
ặn Trần T
ể o n t n Lu n văn n y t
l ệu t m k ảo n o r k n sử ụn
sử ụn
t l ệu
ất ứ t l ệu n o k
tron mụ t
m k
n
Tác giả Lu n văn
Nguyễn Trần Quỳnh
ii
ợ
MỤC LỤC
Trang
HƯƠNG 1 TỔNG QUAN .......................................................................................1
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ ...................................................1
1.1.1. Khái niệm máy lạnh hấp thụ ......................................................................1
1 1 2 Ưu n
113
ợ
ểm của máy lạnh hấp thụ .......................................................1
ặ tr n
ản của máy lạnh hấp thụ ..............................................2
1.1.4. Phân loại máy lạnh hấp thụ ........................................................................3
1.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ ...............................9
1.2.1. Kết quả nghiên cứu trên thế giới ................................................................9
1.2.2. Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam ..............................................................12
1.3. ỨNG DỤNG CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ ................................................15
1.3.1. Ứng dụng của máy lạnh hấp thụ ..............................................................15
1.3.2. Ứng dụn tron lĩn vự k
1.4. GIỚI HẠN VÀ MỤ
t
n
t thủy sản ............................15
Í H NGHIÊN ỨU ................................................16
HƯƠNG 2 LÝ THUYẾT TÍNH TỐN MÁY LẠNH HẤP THỤ.......................18
2.1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ .........................18
2.1.1. Chu trình tuần hồn của mơi chất lạnh ....................................................19
2.1.2. Chu trình tuần hồn của dung dịch trong máy nén nhiệt .........................20
213 P
n tr n
n ằng nhiệt của máy lạnh hấp thụ .................................20
2.2. CẶP MÔI CHẤT DÙNG TRONG MÁY LẠNH HẤP THỤ .......................21
2.2.1. Tổng quát .................................................................................................21
2.2.2. Phân loại ...................................................................................................21
2.2.3. Yêu cầu ối với cặp môi chất...................................................................21
2.2.4. Giới thiệu các cặp môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ ......................22
iii
2.3. NGUỒN NĂNG LƯỢNG SỬ DỤNG TRONG MÁY LẠNH HẤP THỤ ...25
2 3 1 Năn l ợng mặt trời .................................................................................25
2.3 2 Năn l ợng tái tạo....................................................................................29
2.4. VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY LẠNH HẤP THỤ ..........................................33
2.4.1. V t liệu kim loại.......................................................................................33
2.4.2. V t liệu phi kim loại ................................................................................35
25
Ơ SỞ TÍNH TỐN CHU TRÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3/H2O......36
251 P
n tr n tín to n
252
t
n số v t lý của dung dịch NH3/H2O ......38
sở tính tốn chu trình máy lạnh hấp thụ NH3/H2O.............................41
2.6. GIỚI HẠN VÙNG LÀM VIỆC CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ MỘT CẤP 48
HƯƠNG 3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .............50
Í H VÀ U ẦU CỦA MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM .................50
3.1. MỤ
3.1.1. Mụ
í
x y ựng mơ hình nghiên cứu thực nghiệm ............................50
3.1.2. Yêu cầu ối với mô hình thực nghiệm .....................................................51
3.2. GIỚI THIỆU MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM MÁY LẠNH HẤP THỤ
NH3/H2O CƠNG SUẤT 9000BTU/H ...................................................................51
321
n sn
............................................................................................53
3.2.2. Bình hấp thụ .............................................................................................54
323 D nn
324 D n
325
n tụ ............................................................................................56
y
..............................................................................................57
uồn lạn ...............................................................................................58
3 2 6 V n t ết l u...............................................................................................58
327
m un
ị
.........................................................................................59
328
ộ ấp nhiệt ằn năn l ợn mặt trờ ...................................................60
329
ộ
n ệt ằn k ó t ả .....................................................................61
iv
3.3. KIỂM TRA
ÁNH GIÁ VÀ
ẢI TẠO NÂNG CẤP MƠ HÌNH THÍ
NGHIỆM MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3/H2O. .....................................................62
3 3 1 K ểm tr
n
m
n m y lạn
ấp t ụ NH3/H2O .........................62
3.3.2. Cải tạo, nâng cấp mơ hình máy lạnh hấp thụ NH3/H2O ..........................64
3.4. ÁNH GIÁ MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM SAU KHI CẢI TẠO ..................68
HƯƠNG 4 NGHIÊN ỨU THỰC NGHIỆM ......................................................70
4.1. MỤ
4.1.1. Mụ
Í H VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...................70
í
n
n ứu thực nghiệm ..........................................................70
4.1.2. Giới hạn nghiên cứu thực nghiệm............................................................70
4.2. TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM ............................................................................71
4.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...............................................73
4.2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆU QUẢ LÀM LẠNH CỦA MÁY
LẠNH HẤP THỤ .................................................................................................94
4.2.1. Sự phụ thuộc của nhiệt ộ buồng lạnh vào t lệ môi chất ........................94
4.2.2. Sự phụ thuộc của nhiệt ộ nguồn gia nhiệt vào chế ộ cấp nhiệt ............95
4.2.3. Sự p ụ t uộ
ủ n ệt ộ uồn lạn v o
ế ộ ấp n ệt ...................96
HƯƠNG 5 TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN ...............................................................98
5.1. TÓM TẮT ......................................................................................................98
5.2. KẾT LUẬN ....................................................................................................99
5.3. KIẾN NGHỊ .................................................................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Q :
P ụ tả n ệt W
q :
M t ộ
ζ :
Hệ số l m lạn
ξ :
Nồn
t :
N ệt ộ oC
n n ệt W/m2
ộ k ố l ợn
k /k
T :
N ệt ộ tuyệt ố K
P :
Áp suất
i :
Entanpi, kJ/kg
r :
N ệt ẩn ó
kJ/k
C :
N ệt un r n
kJ/k K
ρ :
K ố l ợn r n
k /m3
v :
T ể tí
r n
λ :
Hệ số
n n ệt m3/kg
r
m3/kg
μ :
ộ n ớt ộn lự
ν :
ộ n ớt ộn
Ns/m2
m2/s
G :
L u l ợn k ố l ợn
k /s
F :
D ện tí
K :
Hệ số truyền n ệt W/m2K
α :
Hệ số t
ề mặt m2
n ệt W/m2K
δ :
ều
y m
d :
ờn kín
l :
ều
ốn
ủ ốn
m
m
ω :
Tố
ộ m/s
g :
G tố tr n tr ờn
vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU GẠCH CHÂN
r :
T
n số ủ
un
ị
m ặ
a :
T
n số ủ
un
ị
0 :
T
n số ủ m
ất lạn ở n ệt ộ
K :
T
n số ủ m
ất lạn ở n ệt ộ n
h :
T
n số ủ
un
ị
tron
n sn
A :
T
n số ủ
un
ị
tron
n
w :
T
n số ủ m
H :
T
n số ủ n ớ
m :
T
n số ủ
1 :
T
n số ầu v o
2 :
T
n số ầu r
t :
Bên trong
n :
Bên ngoài
lo n
tr ờn l m m t
n ệt
ất l n tả lạn
vii
y
n tụ
ấp t ụ
DANH MỤC HÌNH VẼ, Ồ THỊ
Hn 11 S
ồ máy lạnh hấp thụ NH3/H2O một cấp.................................................5
Hn 12 S
ồ máy lạnh hấp thụ NH3/H2O hai cấp ..................................................7
Hn 21 S
ồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ ............................................................18
Hn 22 S
ồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ NLMT NH3/H2O ..............................26
Hn 23 S
ồ nguyên lý máy lạnh hấp phụ sử dụng NLMT ................................28
Hn 24 S
ồ máy lạnh hấp thụ sử dụng các nguồn nhiệt kết hợp........................29
Hn 25 S
ồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất NH3/H2O .......36
Hn 26
ồ thị i – ξ ủa dung dịch NH3/H2O .........................................................42
Hình 2.7. Giá trị giới hạn của máy lạnh hấp thụ một cấp tr n ồ thị lgp – 1/T ........49
Hình 3.1. Mơ hình máy lạnh hấp thụ NH3/H2O sử dụn năn l ợng mặt trời kết hợp
nhiệt thải ....................................................................................................................52
Hn 32
n sn
.............................................................................................53
Hình 3.3. Bình hấp thụ ..............................................................................................55
Hình 3.4a. Buồng lạnh nhìn từ bên ngồi .................................................................58
Hình 3.4b. Buồng lạnh nhìn từ bên trong..................................................................58
Hình 3.5. Tiết l u m
ất lạnh ...............................................................................59
Hình 3.6. Thiết bị tiết l u un
Hn 37
m un
ịch .........................................................................59
ịch ..........................................................................................60
Hình 3.8. Cấu tạo thiết bị gia nhiệt
Hình 3.9. Cấu tạo bộ
o n ớc bằn năn l ợng mặt trời..................61
m n ớc bằng khói thải. .......................................................62
Hình 3.10. Ống xo n gia nhiệt ..................................................................................65
H n 3 11
n sn
...........................................................................................65
Hình 3.12. Bình hấp thụ ............................................................................................66
viii
H n 3 13 D n n
n tụ ...........................................................................................67
Hình 3.14. Van tiết l u ..............................................................................................67
Hn 41
ến t
n n ệt ộ uồn lạn t o t ờ
n tron
Hn 42
ến t
n n ệt ộ
ấp t ụ s n
tron
ế ộv n
n ệt
nn
n
ế ộv n
ến t
n n ệt ộ uồn lạn t o t ờ
n tron
Hn 44
ến t
n n ệt ộ
ấp t ụ s n
ế ộv n
n ệt
nn
n
ế ộv n
ến t
n n ệt ộ uồn lạn t o t ờ
n tron
Hn 46
ến t
n n ệt ộ
ấp t ụ s n
ế ộv n
n ệt
nn
n
n n ệt ộ uồn lạn t o t ờ
n tron
Hn 48
ến t
n n ệt ộ
ấp t ụ s n
Hn 49
Hn 41
tron
ến t
ến t
ế ộv n
n ệt
nn
n
n n ệt ộ uồn lạn t o t ờ
n n ệt ộ
n ệt
nn
n
n n ệt ộ uồn lạn t o t ờ
H n 4 12
ến t
n n ệt ộ
n ệt
nn
n
ến t
n n ệt ộ uồn lạn t o t ờ
H n 4 14
ến t
n n ệt ộ
ế ộv n
n
ế ộv n
n 4 ..83
t ot ờ
n
n tron
ế ộv n
ấp t ụ s n
n 5 ..86
t ot ờ
n
n tron
ế ộv n
ấp t ụ s n
n 6 89
t ot ờ
n
n 6 ...........................................................................................90
H n 4 13
tron
t ot ờ
n 5 ...........................................................................................87
ến t
ế ộv n
n 3 ..80
n 4 ...........................................................................................84
H n 4 11
tron
n
n 3 ...........................................................................................81
ến t
ế ộv n
n 2 ..77
t ot ờ
ế ộv n
Hn 47
tron
n
n 2 ...........................................................................................78
Hn 45
tron
t ot ờ
n 1 ...........................................................................................75
Hn 43
tron
n 1 ..74
n ệt
nn
n
n tron
ế ộv n
ấp t ụ s n
n 7 92
t ot ờ
n
n 7 ...........................................................................................93
H n 4 15 Sự p ụ t uộ
ủ n ệt ộ uồn lạn v o nồn
H n 4 16 Sự p ụ t uộ
ủ n ệt ộ
H n 4 17 Sự p ụ t uộ
ủ n ệt ộ uồn lạn v o
n ệt v o
ix
ộ un
ị
NH3. ....94
ế ộ ấp n ệt ......................95
ế ộ ấp n ệt .................96
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Danh mục một số cặp môi chất làm việc trong máy lạnh hấp thụ............22
Bảng 2.2. Một số loại nhiệt thải và nhiệt ộ t
n ứng...........................................30
Bảng 2.3. V t liệu kim loại ứng dụng trong kỹ thu t lạnh ........................................33
ản 2 4 G ớ
ản 4 1 T
ạn n ệt ộ ứn
n số
ụn
ế ộv n
ản 4 2 Kết quả t ự n
ệm k
ủ một số loạ v t l ệu k m loạ ..................35
n t ự n
v n
n ở
ệm ............................................71
ế ộ 1 ........................................73
ản 4 3 Kết quả o t ự n
ệm k
v n
n ở
ế ộ 2 ...................................76
ản 4 4 Kết quả o t ự n
ệm k
v n
n ở
ế ộ 3 ...................................79
ản 4 5 Kết quả o t ự n
ệm k
v n
n ở
ế ộ 4 ....................................82
ản 4 6 Kết quả o t ự n
ệm k
v n
n ở
ế ộ 5 ...................................85
ản 4 7 Kết quả o t ự n
ệm k
v n
n ở
ế ộ 6 ...................................88
ản 4 8 Kết quả o t ự n
ệm k
v n
n ở
ế ộ 7 ...................................91
x
Chương 1. Tổng quan
HƯ
1.1. TỔ G QU
VỀ
G 1. TỔ G QU
ÁY Ạ H HẤP THỤ
1.1.1. Khái niệm máy lạnh hấp thụ
Máy lạnh hấp thụ là máy lạn k
máy lạn t n t
n
ùn m y nén
ạy bằn
ện n
ờng mà dùng cụm “m y nén n ệt” sử dụng nguồn nhiệt có
nhiệt ộ thấp ể phân ly môi chất lạnh ra kh i hỗn hợp cặp môi chất hấp thụ tạo
t n qu tr n l u ộng của môi chất lạnh trong hệ thống máy lạnh. Quá trình nén
ợc thực hiện nhờ một vịng tuần hồn của dung dịch qua các thiết bị hấp thụ
dung dịch, thiết bị s n
v t ết l u un
m
ịch.
Máy lạnh hấp thụ giữ một vai trò quan tr ng trong kỹ thu t lạnh. Máy lạnh
hấp thụ chu kỳ H2O/H2SO4 o L sl p t m n năm 181 v m y lạnh hấp thụ liên
tục NH3/H2O o
rré p t m n năm 185
năm n y n y
loại máy lạn k
Với chặn
n u
ờng phát triển
n2
ợc hồn ch nh và sử dụng có hiệu
quả ở nhiều n ớc trên thế giới nhất là ở Nga, Nh t, Mỹ và Trung Quố …
1.1.2. Ưu nhược điểm của máy lạnh hấp thụ
Ưu
ểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là không cần
mà ch sử dụng nguồn nhiệt năn
tải nhiệt l k í ốt
ện năn
oặ
năn
ó n ệt ộ khơng cao (80÷150oC) thơng qua chất
n ớc hoặ n ớ nón
ể hoạt ộng. Chính vì thế, máy lạnh
hấp thụ góp phần vào việc sử dụng nhiệt năn t ừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền.
Máy lạnh hấp thụ cịn có khả năn
ồn p t ( o n r t on)
nhiệt lạnh trung tâm, cung cấp ồng thờ
tr n
ợc sự
hiện n y tron
tăn
ện năn
ện lạnh hoặc
n ệt năn v lạn (n ớc lạnh),
ục bộ khơng khí, khi sử dụng các loạ m y
ều hòa nhiệt ộ
t ị.
Máy lạnh hấp thụ rất
n
ản, kết cấu chủ yếu là các thiết bị tr o ổi nhiệt và
tr o ổi chất, chế tạo dễ dàng, bộ ph n chuyển ộng duy nhất l
ũn v v y, máy lạnh hấp thụ v n
n
n
ản; sửa chữa bảo
m un
ỡng dễ dàng,
máy làm việc ít ồn và rung. Trong vịng tuần hồn mơi chất khơng có dầu
1
ịch.
tr n
Chương 1. Tổng quan
nên bề mặt các thiết bị tr o ổi nhiệt không bị bám dầu làm nhiệt trở tăn n
lạn nén
m y
NH3.
Mặt khác, các cặp môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ không phải là freon
cho nên khơng gây ra sự phá hủy tầng ozone Tron k
ó v ệc tìm các mơi chất
lạn lý t ởng nhằm thay thế các môi chất freon dùng cho máy lạn nén
n
gặp nhiều k ó k ăn V v y, việc nghiên cứu và sử dụng máy lạnh hấp thụ thay cho
máy lạn nén
N
ợ
tron kĩ t u t
ều
k
n k í óýn
ĩ rất lớn.
ểm của máy lạnh hấp thụ là cồng kềnh, diện tích l p ặt lớn
với máy lạn nén
L ợn n ớc làm mát yêu cầu ũn lớn
thêm bình hấp thụ Tuy n
n tron
n so
n v p ải làm mát
ều kiện Việt Nam, máy lạnh hấp thụ là rất
phù hợp.
1.1.3. ác đặc trưng cơ bản của máy lạnh hấp thụ
1.1.3.1. Đặc trưng về nguyên lý hoạt động của máy lạnh hấp thụ
ểm k
n u
ản giữa máy lạnh hấp thụ và máy lạn
là q trình nén mơi chất lạnh từ áp suất thấp s u
nn
n
y
ó m y nén
l n p suất
ó
o tr ớc
n tụ.
Nguyên t c hoạt ộng của máy nén nhiệt chính là một vịng tuần hồn của
dung dịch qua các thiết bị hấp thụ
m un
ịch, thiết bị s n
v t ết l u un
dịch. Cụm máy nén nhiệt trong máy lạnh hấp thụ bao gồm: thiết bị hấp thụ
dung dị
n sn
v t ết l u un
m
ịch.
1.1.3.2. Đặc trưng về môi chất sử dụng trong máy lạnh hấp thụ
Máy lạnh hấp thụ sử dụng cặp mơi chất thay vì sử dụng một mơi chất n
trong máy lạnh nén
ó
loại cặp mơi chất
ợc sử dụng trong máy lạnh hấp
thụ:
-
Hấp thụ: Môi chất lạnh và chất hấp thụ có liên kết hóa h c với nhau. Ví dụ:
H2O/ CaCl2; NH3/n ớc; H2O/S l
l…
2
Chương 1. Tổng quan
Hấp phụ: Môi chất lạnh và chất hấp thụ có liên kết
-
c với nhau. Ví dụ:
N ớc/zeolit.
1.1.3.3. Đặc trưng về năng lượng sử dụng trong máy lạnh hấp thụ
Trong máy lạnh hấp thụ, chi tiết sử dụn năn l ợn
ện duy nhất l
m
Do ó năn l ợng cấp cho máy lạnh hấp thụ chủ yếu ể gia nhiệt cho
dung dị
n sn
un
khác nhau. Ở
chú tr n
ấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ có thể lấy từ rất nhiều nguồn
y tron
ều kiện kinh tế xã hộ v
ều kiện ịa lý ở Việt Nam ta
ến hai nguồn năn l ợn l năn l ợng mặt trờ v năn l ợng tái tạo.
1.1.3.4. Đặc trưng về vật liệu chế tạo máy lạnh hấp thụ
Do máy lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất khi v n hành nên v t liệu sử dụng
trong chế tạo phả x m xét kĩ l ỡn
dụng. Ví dụ n
ể phù hợp với từng cặp mơi chất
:
ối với cặp môi chất NH3/H2O k
n
n ăn m n
n ăn m n ồng và các hợp kim củ
k m loạ
ồng nên không sử dụn
n
ế tạo máy
ồng và các hợp
ồng trong hệ thống lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất NH3/H2O
kim củ
ợc kim loạ
dụn
ợc sử
nv
ợc. Sử
ồng thau phốt pho.
ối với cặp mơi chất H2O/L r tín ăn m n ủa dung dịch rất cao, gây han g
thiết bị cho nên v t liệu chế tạo máy lạnh hấp thụ cần ặc biệt l u ý ến những v t
liệu tr n
ợc sự ăn m n K
v n hành cần thêm các chất phụ gia nhằm bảo vệ
thiết bị.
ối với cặp mơi chất H2O/S l
l ít ó tín ăn m n v các tính chất ảnh
ởng xấu tới v t liệu chế tạo máy lạnh nên có thể dùng các v t liệu chế tạo t
ờng
dùng trong ngành lạnh mà khơng cần các u cầu ặc biệt gì.
1.1.4. Phân loại máy lạnh hấp thụ
1.1.4.1. Máy lạnh hấp thụ Nước/Bromualiti (H2O/LiBr)
Máy lạn
t u t
ều
ấp t ụ n ớ / romu l t
k n k í tron
t ụ M y lạn n ớ / romu l t ó
ợ sử ụn rộn r
ón ớ l m
un
3
ợ
ất lạn v
ểm
ín n
ặ
ệt l tron kỹ
romu l t l
s u:
ất ấp
Chương 1. Tổng quan
Ưu
-
ểm:
+ T số p suất n
+K n
m
Pk/P0 = 4
ần t ết ị t n
ệu số p suất t ấp Pk – P0 = 3,6[kPa]
ất
m
ất v từ un
ị
H2O/L r
ó
ất lạn l n ớ t o t r
+ N ệt ộ n uồn n ệt ấp
t ể sử ụn
o
n sn
o p ép t ấp ến 8
n uồn n ệt t ả rẻ t ền Nếu ó n uồn
ầu t n ó t ể ùn
ạy m y lạn tu
n s u ó mớ
n ớ
ùn
o
o ó ó
ó n ệt ộ
o m y lạn
o
ấp t ụ
H2O/LiBr.
N
-
ợ
ểm:
+ Tín ăn m n ủ
+P ả
uy tr
un
nk
ị
rất
o
y
ăn ở
M y lạn
o
t ết ị
n tron t ết ị
+ N ệt ộ l m lạn t ấp n ất l 5o
ón
n
v ở
yn ớ l m
ất ó n ệt ộ
C.
ấp t ụ H2O/L r
ợ
l m
loạ s u:
a. Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng đơn (Single Effect)
M y lạn
ấp t ụ H2O/L r t
o n: tuần o n m
ụn
n (S n l Eff t) ó
ất lạn (n ớ ) tuần o n un
ị
v n tuần
v tuần o n n ớ l m
mát.
b. Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép (Double Effect)
N
ợ
ểm lớn n ất ủ m y lạn
n ệt ộ n uồn n ệt t
t n ụn
kép S
ệu suất ủ
OP tăn
ần n
k
n
n kể
n uồn n ệt ó n ệt t ế
ồ n y l m v ệ rất
ợ sử ụn rộn r
ấp t ụ H2O/L r t
ệu quả vớ p
nl k
o t sử ụn s
o
tăn
OP max= 76 Do ó
ồt
n p p ấp n ệt l k í ốt v
ể l m lạn n ớ ( ất tả lạn )
4
ụn
ều
k
n k í
ể
ụn
n
Chương 1. Tổng quan
1.1.4.2. Máy lạnh hấp thụ Amoniắc/Nước (NH3/H2O)
M y lạn
ấp t ụ NH3/H2O ó n
ộ
ạ nếu ị r r r n o
p ả
ó t ết ị t n luyện
rất lớn ủ loạ n y l
m y lạn
k
N o r
ợ
ểm l m
o l ợn n ớ
NH3 tr ớ k
v o
t n t ấp n n n o
uốn t o NH3 rất lớn n n ần
n n
ứn
ấp t ụ NH3/H2O v n ó tr ển v n ứn
n k í M y lạn
ất NH3 gây mùi khai và
ụn
n
Tuy n
u
ể sản xuất n ớ
ụn rộn r tron
ấp t ụ NH3/H2O ó
n
ệ t n
m
t
u
lo s u:
a. Máy lạnh hấp thụ Amoniac/N-ớc (NH3/H2O) mét cÊp
S
ồ nguyên lý của máy lạnh hấp thụ NH3/H2O liên tục một cấp
ợc trình
bày trên hình 1.1.
Qk
1
QD
NT
SH
2
Nguon nhiet QH
12
7
6
HN2
8
HN1
TLdd
3
9
TL
Bdd
BH
4
QA
QO
Nuoc
lam mat
Chat tai
lanh
HT
10
Hình 1.1. Sơ đồ máy lạnh hấp thụ NH3/H2O một cấp
Chú thích:
SH: Bình sinh hơi; HT: Bình hấp thụ; BH: Bình bay hơi; NT: Bình ngưng tụ;
TL: van tiết lưu môi chất lạnh, TLdd: Van tiết lưu dung dịch; HN1, HN2: Thiết
bị hồi nhiệt; Bdd: Bơm dung dịch.
5
Chương 1. Tổng quan
N uy n lý l m v ệ
N ệt ấp v o
p nl
m
l u ộn tớ
suất
n sn
ất H
n n
o L n
y
yr k
y l n
n
ó nồn
y
m
ất n
ộ t ấp từ
ấp t ụ
n
ị
ụn qu lạn
n
ần l m lạn
NH 3
y
ó nồn
o tr ớ k
v o
n sn
l u ộn
ụn qu
(SH)
uốn t o n n tron
n ớ r k
ố trí t m t ết ị n
n sn
t ết ị tr o ổ n ệt
ất l n tr ớ k
n ớ
ó
ấp t ụ ở
( H) T ết ị ồ n ệt (HN2) ó t
ộ
ện ằn
ợ
n
u tr n tuần o n mớ
om
(SH) ần ố trí t ết ị t n luyện ể t
ấp v o
tr ờn
n (SH) trở về v t ếp tụ
Vì sau q trình phân ly NH3 ó l n
ợ t ự
n tụ t n l ng có áp
ấp t ụ NH3/H2O ó ố trí t m
qu v n t ết l u v o
o un
n
H2O)
ảm p suất rồ l u ộn tớ
ạ p n n n ệt ủ m
T ết ị ồ n ệt (HN1) ó t
n ệt
n (SH) l NH3 ( ó l n một p ần n
ấp t ụ (HT) Tạ
Tron m y lạn
s u:
(SH) qu t ết ị tr o ổ n ệt tạo t n qu tr n
o p NH3 qu v n t ết l u (TL)
rồ l u ộn tớ
ị
ấp t ụ NH3/H2O một ấp n
n tụ (NT) tạ
( H) Tạ
dun
ủ m y lạn
NH3 V ệ n y
n tụ ồ l u QD N
(SH) p ả tăn một l ợn QD so vớ
n sn
v y n ệt
ế ộl mvệ k
n
ó
n tụ ồ l u
b. Máy lạnh hấp thụ Amoniac/Nước (NH3/H2O) hai và nhiều cấp
ố vớ m y lạn nén
s n m y lạn
n
ộn
l
nếu
ều k ện n ệt ộn
ều k ện
ờ t
uyển
ều k ện vùn k ử k í p ả
ể uy tr
n tớ tỷ số n ệt qu n
n p pl p
l p
ép
ép
u tr n m y lạn
t
m y lạn nén
ấp ủ m y lạn
ấp ủ m y lạn nén
ợ sử ụn tron m y lạn
t
ấp t ụ
n
n
ấp t ụ oạt
ờ t sử ụn m y lạn
y n ều ấp
p
tự n
t số p suất Pk/P0 > 9 t
ấp nén Vớ m y lạn
Δξ >
ấp t ụ
NH3 k
m y lạn
ấp t ụ N o
ấp t ụ t
ấp t ụ… ể ạt n ệt ộ t ấp
n t
n
6
r
ấp t ụ vớ n u ũn t
trừ tr ờn
ót ể
ợp
ép m y lạn
ờn vớ m y lạn
n
ép tần rất ít
ấp t ụ vớ
j tor m y lạn
Chương 1. Tổng quan
ồ n uy n lý ủ m y lạn
S
ấp t ụ NH3/H2O hai ấp
ợ
ểu
ễn trên
hình 1.2.
Qk
1
NT
TL1
SH
SHC
Nguon
nhiet
QHC
TG
QD
12
7
HN3
SHT
8
TLddC
2
Nguon
nhiet
QHT
BddC
9
12
7
6
HN2
QA
Nuoc
lam mat
8
HN1
TLdd
9
TL2
HTC
10
BddT
BH
4
QAT
QO
HTT
Nuoc
lam
mat
10
Hình 1.2. Sơ đồ máy lạnh hấp thụ NH3/H2O hai cấp
Chú thích:
SHC : Bình sinh hơi cao áp; SHT : Bình sinh hơi hạ áp; HTC : Bình hấp thụ
cao áp; HTT: Bình hấp thụ hạ áp; BH: Bình bay hơi; NT: Bình ngưng tụ;
TLddC : van tiết lưu dung dịch cao áp , TLddT: Van tiết lưu dung dịch hạ áp;
TL1,TL2: Van tiết lưu môi chất; HN1, HN2,HN3: Thiết bị hồi nhiệt; BddC: Bơm
dung dịch cao áp; BddT: Bơm dung dịch hạ áp; TG: Bình trung gian.
N uy n lý l m v ệ
u tr n
ạ pv
SHC
n sn
ấp t ụ NH3/H2O
v
n
o p SHC, SHT và HTC, HTT H
ợ
ợ
ất
ồm
ủ m y lạn
v o
v o
r từ
ổ n ệt
n
n
ụt ển
nn
n tụ t
m
m
ấp t ụ t
s u:
n ứn
ất s n r ở
ất s n r ở
n
ấp n
ấp p suất
n sn
n sn
o p
ạ p SH T
ấp t ụ
o p HTC
y
t ết ị ộ n ệt HN1, HN2, HN3 l m n ệm vụ tr o
s u: HN1 n ằm qu lạn
7
ấp t ụ ạ p HTT ấp t ụ
o l n từ
nn
m
n tụ tr ớ k
Chương 1. Tổng quan
t ết l u về
tr ớ k
n
v o
y
HN2 và HN3 n ằm qu n ệt
ợp ó 1
ế ộ
y
t ẳn tớ HN1 qua TL2 rồ về
Tr ờn
ợp ó 2
t
n
ế ộ
y một p ần l n m
ấp t ụ
y
ất
ạ pt ự
ờ t
ện n
Về p suất
ở
ần
n n
n sn
nn
v n t ết l u
ộ
o
n tụ sẽ
ầu t n m
n ó p suất trun
n trun
n vớ n ệt ộ
n lạ qu HN1 và TL2 rồ về
một p ần l n từ
y
n trun
n Ptg Từ
o
t ẳn tớ
n
y
n TG ến
n sn
n sn
o p SHC ó p suất
ó p suất t ấp P0
ạ p SHT
ất ó
y
n tụ NT v
n
ất r k
n trun
n tụ ồ l u tạ
ấp t ụ ạ p v
n TG
y
nt
m
t
o p HTC P ần l n
N o r n
n
ó nồn
y
ộ t ấp qu v n t ết l u TL1 v o
n
ị
n sn
Tr ờn
nồn
o un
n
ấp t ụ
t ết ị n
o P k.
n trun
o p ó p suất trun
n Ptg.
1.1.4.3. Máy lạnh hấp thụ khuếch tán
Trong t ự tế ó
k uế
t n
l tủ lạn
loạ m y lạn
n suất lớn v m y lạn
ấp t ụ
ệp k
n
ấp t ụ k uế
t n: m y lạn
t n
n suất n
ấp t ụ
y
n
n
N y n y loạ m y lạn
n
ấp t ụ k uế
n ứn
ấp t ụ k uế
ụn n ều m
t n
n suất lớn ùn tron
ủ yếu l tủ lạn
ấp t ụ
n vớ
n
n
suất n
Sự r
ờ
tạo m y lạn
n ằn
ủ loạ m y lạn
ấp t ụ k
p suất
y
n
ó
ấp t ụ k uế
t ết
vớ p ần n
ủ một l ợn k í tr (n ằm tr n t
= Pk Sự tuần o n ủ
(mụ
í
l sử ụn sự
un
ị
n lệ
t n n ằm
uyển ộn
ểt ự
n tụ v s n
N
ụn vớ ặp m
tron
ệ t ốn
n ệt ộ
l ợn r n )
8
ả quyết
ợ t ự
n tớ sự
to n:
ế
ện v ệ n y t p ả
ĩ l t m v o p suất
ất) l Ptr sao cho P0 + Ptr
ện ằn
n lệ
m x p ông
ột l n v k ố
Chương 1. Tổng quan
Y u ầu ố vớ loạ k í tr t m v o l p ả
k ện n ệt ộ
p suất n ẹ
nm
ất lạn
ó k ố l ợn r n ở ùn
y ộ
n lệ
ều
về tỷ tr n l k
lớn
1.2. KẾT QUẢ GHIÊ
ỨU VỀ
ÁY Ạ H HẤP THỤ
1.2.1. Kết quả nghiên cứu trên thế giới
Trong suốt nử
ầu thế kỷ XX, nhiều nghiên cứu thực nghiệm của các nhà
khoa h c ở nhiều n ớc trên thế giớ
m n lại những kết quả
hình là cơng trình của nhà khoa h c n
ời Ý Guido Maiuri [28] và hai nhà khoa h c
n
ời Thụy
n
n n
ển
ển Baltzar von Platen, Carl Munters [29] về tủ lạnh sử dụng chu trình
máy lạnh hấp thụ năm 1920. Tại Mỹ trong nhữn năm 194 m y lạnh hấp thụ
H2O/LiBr vớ n ớ
ợc xem là môi chất lạn
lạnh loại này hoạt ộn tr n
trong kỹ thu t
ợ
vào sử dụng [30]. Máy
sở chu kỳ Carre biến ổ v
ợc ứng dụng rộng rãi
ều hịa khơng khí. Ngày nay, các loại máy lạnh hấp thụ khác nhau
ngày càng hoàn ch nh và chiếm một t tr n
n kể trong hệ thống máy làm lạnh ở
n ớc phát triển nhất là ở Mỹ, Nh t, Nga và Trung Quố D ớ
y l tổng quan
về một số cơng trình nghiên cứu này:
- Trong [24], Craig Christy, Dave Fusco và Reza Toossi trình bày ứng dụng
máy lạnh hấp thụ ể
ều
k
Trong cơng trình này các tác giả
n k í tr n x
n
n ứu thực nghiệm về hiệu quả của máy
lạnh hấp thụ làm lạnh trên các tàu chở ont n r v
Các nguồn nhiệt
ợc chú tr ng là khói thải củ x
Các tác giả
r
p
n
v tàu thủy chở container.
ều
k
y ủ
n k í tr n x
ộng
t u t ủy.
n t ết kế và chế tạo thành công các model với
các công suất lạnh 6000BTU/h, 18000BTU/h và 25000BTU/h với ch số làm lạnh
COP = 1,99. Công trình nghiên cứu n y
thủy chở container áp dụn
ể sản xuất t o
ợc một số hãng chế tạo x
t u
n ặt hàng của khách hàng từ năm
2002.
- Trong [25], Jorge E. González và Chairperson trình bày nghiên cứu về máy
lạnh hấp thụ sử dụn năn l ợng mặt trời. Trong cơng trình này các tác giả
9
s u
Chương 1. Tổng quan
nghiên cứu hiệu quả làm việc của máy lạnh hấp thụ sử dụn năn l ợng mặt trời
ứng dụng cho việ
kết nối giữ
ều hịa khơng khí. Kết quả củ
n tr n l
oll tor năn l ợng mặt trời và c biểu diễn t
[oC]
tgn
100
tdn
nn
n qu
n
n
ấp thụ và bình
n 4 12 n
tht
s u:
tsh
90
80
70
60
50
40
30
20
10
[phút]
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
H n 4 12. Biến thiên nhiệt độ gia nhiệt, dàn ngưng, hấp thụ, sinh hơi theo thời gian
trong chế độ vận hành 6.
Từ kết quả o ạ v qua ồ t ị
-
Tron
ế ộv n
tron suốt t ờ
-
Tron k
n 6 n ệt ộ
nt ự n
ó n ệt ộ
ịn tron suốt t ờ
-
o t ấy:
n ệt v n ệt ộ tạ
nn
n v n ệt ộ
nt ự n
n
ấp t ụ
n n
n so vớ
từ n ệt ộ m
n tố
ộ
m
ế ộv n
tr ờn 35o l n lần l ợt 78o v 73o
n y n ệt ộ ở ả
ợ
uy tr ổn
ệm
n ệt v n ệt ộ tạ
n
tăn
ệm
Tron 6 p út ầu t n n ệt ộ
ón
n sn
vị trí t ếp tụ tăn n
90
n
n sn
n
tăn
ằn k ó t ả
S u k oản t ờ
m ần t o t ờ
n
n
Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm
N ệt ộ ở ả
vị trí tr n ạt ổn ịn ở p út t ứ 18
vớ n ệt ộ lần l ợt
v o k oản 85 97oC, 82 84oC.
N ệt ộ
-
n n
n v n ệt ộ
k oản 3 35o
n
ấp t ụ
uy tr n ệt ộ ằn p
n ớ l m m t n ằm ảm ảo
ợ
uy tr ổn ịn tron
n p pl mm t
ều k ện n ệt ộ
nn
ỡn
ứ vớ
n p ù ợp vớ tín
to n lý t uyết
n ệt ộ
-
n ệt n
n tụ
n sn
n
ấp t ụ ó
trị xấp x
trị tín to n lý t uyết
V y số l ệu t ự n
ệm p ù ợp vớ
tín to n lý t uyết
hế độ 7: vận hành gia nhiệt bằng năng lượng mặt trời kết hợp với kh i
thải, t lệ dung dịch dịch ξr = 0,40; ξa = 0,38
Kết quả thí nghiệm
ợc thể hiện trên bảng 4.8 n
s u:
ản 4 8. ết quả đo thực nghiệm khi vận hành ở chế độ 7.
TT
Time
tgn
tdn
tbl
tht
tsh
Pht
Pbh
[p út]
[oC]
[oC]
[oC]
[oC]
[oC]
[kG/cm2]
[kG/cm2]
1
0
35
35
35
35
35
-
-
2
60
80
32
11
35
75
1,3
4,0
3
80
84
33
8
34
80
1,5
7
4
100
86
36
4
35,5
82,5
1,5
10
5
110
86
36
2,5
36,5
82,5
2
11
6
120
89
36
1
36
83
2
12
7
130
90
35,5
0,5
37
83
2,2
12,5
8
140
91
34,5
-1
38
85,5
2
12,5
9
160
92
36
-1
38
86
2,2
12,5
10
180
93
38
-1,5
39
87,5
2,2
12,5
91
Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm
hận x t sự biến thiên nhiệt độ buồng lạnh:
Sự biến thiên nhiệt ộ buồng lạnh ở chế ộ v n
qu
n 4 13 n
n 3
ợc biểu diễn thông
s u:
[oC]
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
[phút]
H n 4 13. Biến thiên nhiệt độ buồng lạnh theo thời gian trong chế độ vận hành 7
Từ kết quả o ạ v qua ồ t ị
-
Tron
v n
-
ế ộv n
n t ự n
n 7 n ệt ộ uồn lạn
ệm v
ảm tron suốt t ờ
ạt ổn ịn s u k oản 3 t ến v n
Tron 6 p út ầu t n n ệt ộ uồn lạn n n
n ệt ộ m
tr ờn l 36o xuốn
n ệt ộ uồn lạn
-
o t ấy :
n 1o
ế ộ 7 t o tín to n lý t uyết n ệt ộ
17o
tron t ự n
ất l ợn
n t m k oản 10 20o
n n n ệt ộ uồn lạn lớn
ảm n ệt ộ từ
từ p út t ứ 6 tớ p út t ứ 18
Vớ
t ự tế ạt k oản -7o
n
n N ệt ộ ạt ổn ịn ở -1,5oC.
ảm t ờ
ệm
ón
n
ộn t m vớ
Vớ
1,5o l p ù ợp vớ tín to n lý t uyết
92
tạ
ủ t ết ị n ệt ộ
v y vớ
n -7o
y
n
y
y
p ả
l ều
ều k ện t ết ị tr n n ệt ộ
y
ất l ợn t ết kế uồn lạn
ế ộ 7 n ệt ộ uồn lạn l -
Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm
hận x t sự biến thiên các nhiệt độ gia nhiệt, dàn ngưng, bình hấp thụ, bình
sinh hơi:
Sự biến thiên nhiệt ộ củ n ớc gia nhiệt
sn
ở chế ộ v n
n 3
nn
ợc biểu diễn thông qua
[oC]
tgn
100
tdn
n
n
ấp thụ và bình
n 4 14 n
tht
s u:
tsh
90
80
70
60
50
40
30
20
10
[phút]
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
H n 4 14. Biến thiên nhiệt độ gia nhiệt, dàn ngưng, hấp thụ, sinh hơi theo thời gian
trong chế độ vận hành 7.
Từ kết quả o ạ v qua ồ t ị
-
Tron
ế ộv n
tron suốt t ờ
-
Tron k
n 7 n ệt ộ
nt ự n
ó n ệt ộ
ịn tron suốt t ờ
-
o t ấy:
n ệt v n ệt ộ tạ
nn
n v n ệt ộ
nt ự n
n
ấp t ụ
n n
n so vớ
từ n ệt ộ m
n tố
m
tr ờn 35o l n lần l ợt 8
n y n ệt ộ ở ả
N ệt ộ ở ả
ộ
ợ
uy tr ổn
ệm
n ệt v n ệt ộ tạ
n
tăn
ệm
Tron 6 p út ầu t n n ệt ộ
ón
n sn
o
vị trí t ếp tụ tăn n
ế ộv n
v 74o
n
vị trí tr n ạt ổn ịn ở p út t ứ 18
v o k oản 91 93oC, 85 87,5oC.
93
n sn
n
tăn
ằn k ó t ả
S u k oản t ờ
m ần t o t ờ
n
n
vớ n ệt ộ lần l ợt
Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm
-
N ệt ộ
n n
n v n ệt ộ
k oản 3 35o
n
ấp t ụ
uy tr n ệt ộ ằn p
n ớ l m m t n ằm ảm ảo
ợ
uy tr ổn ịn tron
n p pl mm t
ều k ện n ệt ộ
nn
ỡn
ứ vớ
n p ù ợp vớ tín
to n lý t uyết
n ệt ộ
-
n ệt n
n tụ
n sn
n
ấp t ụ ó
trị xấp x
trị tín to n lý t uyết
-
4.2.
V y số l ệu t ự n
ệm p ù ợp vớ
tín to n lý t uyết
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HIỆU QUẢ LÀM LẠNH CỦA MÁY
LẠNH HẤP THỤ
4.2.1. Sự phụ thuộc của nhiệt độ buồng lạnh vào t lệ môi chất
Sự phụ thuộc của nhiệt ộ buồng lạnh vào t lệ dung dịch NH3/H2O
ợc thể
hiện trên hình 4.15.
0.55
Nồn
ộ un
ị
ặ
Nồn
ộ un
ị
lo n
0.5
0.45
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
12
7
3
0
-1.5
N ệt ộ uồn lạn [oC]
H n 4 15. Sự phụ thuộc c a nhiệt độ buồng lạnh vào nồng độ dung dịch NH3
94
