Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế máy lạnh hấp thụ để điều hòa không khí văn phòng làm việc"

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: “Thiết kế máy lạnh hấp thụ để
ĐỀ TÀI: “Thiết kế máy lạnh hấp thụ để


điều hòa không khí văn phòng làm việc”
điều hòa không khí văn phòng làm việc”
GVHD: giáo Th.s-Nguyễn Thành Văn
SVTH: Ngô Sĩ Dũng
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
1
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


MỤC LỤC
Trang
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................5
Chương1: TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ.................................7
1.1. Máy lạnh hấp thụ.........................................................................................7
1.1.1.Chu trình lý thuyết.................................................................................7
1.1.2. Ưu, nhược điểm.....................................................................................9
1.1.3.Mô hình máy lạnh hấp thụ H

2
O/LiBr một cấp thực tê...........................9
1.2. Môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ...................................................10
1.2.1.Yêu cầu đối với môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ.....................10
1.2.2. Cặp môi chất H
2
O/LiBr......................................................................11
1.3.Nhiệm vụ của đề tài....................................................................................17
1.4.Chọn thông số tính toán và cấp điều hòa trong hệ thống điều hòa không
khí.......................................................................................................................17
1.4.1.Cấp điều hòa không khí trong hệ thống điều hòa không khí................17
1.4.2.Chọn thông số tính toán.......................................................................17
Chương 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH...................................................19
2.1.Cân bằng nhiệt trong phòng cần điều hòa không khí.............................19
2.2.Tính lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do độ chênh nhiệt độ.....19
2.2.1.Xác định hiệu số nhiệt độ tính toán.....................................................19
2.2.2.Xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che..................................20
2.2.3.Bề mặt trao đổi nhiệt của các kết cấu bao che......................................22
2.2.4.Tính lượng nhiệt truyền qua nền nhà...................................................23
2.3.Tính toán lượng nhiệt truyền vào phòng do bức xạ mặt trời...............24
2.3.1.Tính tính toán nhiệt bức xạ truyền qua cửa kính..................................24
2.3.2.Tính toán nhiệt bức xạ truyền qua kết cấu bao che..............................25
2.4.Tính lượng nhiệt tỏa..................................................................................26
2.4.1.Nhiệt do người tỏa ra............................................................................26
2.4.2.Nhiệt tỏa ra do thắp sáng.....................................................................26
2.4.3.Nhiệt do máy móc tỏa ra.....................................................................27
2.5.Tính lượng ẩm thừa....................................................................................27
2.6.Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí...................................27
2.6.1.Xác định hệ số góc tia của quá trình thay đổi trạng thái không khí trong
phòng ε

T
........................................................................................................27
2.6.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí theo một cấp............................................28
Chương3: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ H
2
O/BrLi
MỘT CẤP..............................................32
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
2
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


3.1. Mô hình máy lạnh hấp thụ H
2
O/ LiBr một cấp.....................................32
3.1.1. Mô hình máy lạnh hấp thụ H
2
O/ LiBr được chọn như sau.................33
3.1.2.Nguyên lý làm việc máy lạnh hấp thụ H
2
O/LiBr một cấp...................34
3.2.Tính toán chu trình máy lạnh hấp thụ H
2
O/BrLi một cấp.....................35
3.2.1.Các đại lượng đã biết...........................................................................35
3.2.2.Xác định nhiệt độ bay hơi t

o
.................................................................35
3.2.3.Xác định nhiệt độ ngưng tụ..................................................................36
3.2.4.Xác định nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi.................................36
3.2.5.Xác định các điểm nút..........................................................................36
3.2.6. Xác định lưu lượng dung dịch tuần hoàn............................................37
3.2.7.Xác định nhiệt độ ra khỏi thiết bị hồi nhiệt..........................................38
3.2.8.Chu trình máy lạnh hấp thụ H
2
O/LiBr một cấp....................................39
3.2.9.Lập bảng thông số các điểm nút...........................................................39
3.2.10.Xác định phụ tải của các thiết bị........................................................40
3.3.Xác định hệ số làm lạnh.............................................................................40
Chương 4: TÍNH CÁC THIẾT BỊ CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ
H
2
O/LiBr MỘT CẤP..........................................41
4.1.Thiết bị bay hơi và hấp thụ........................................................................41
4.1.1.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi.................................41
4.1.2.Tính toán thiết kế thiết bị sinh hơi...................................................................45
4.1.3.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị hấp thụ..................................45
4.1.4.Tính toán thiết kế thiết bị hấp thụ........................................................49
4.2.Thiết bị ngưng tụ và sinh hơi.....................................................................50
4.2.1.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ...............................50
4.2.2.Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ......................................................54
4.2.3.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị sinh hơi................................55
4.2.4.Tính toán thiết kế thiết bị sinh hơi.......................................................57
4.3.Thiết bị hồi nhiệt.........................................................................................58
4.3.1.Cấu tạo..................................................................................................58
4.3.2.Tính diên tích trao đổi nhiệt.................................................................59

Chương5: GIỚI HẠN VÙNG LÀM VIỆC CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ
H
2
O/LiBr MỘT CẤP......................................64
5.1. Giới hạn vùng làm việc của máy lạnh hấp thụ một cấp........................64
5.2. Giới hạn của nhiệt độ nguồn gia nhiệt trong máy lạnh hấp thụ
H
2
O/ LiBr một cấp...........................................................................................65
5.2.1. Phạm vi khảo sát.................................................................................66
5.2.2. Xác định giá trị nhiệt độ cực tiểu của nguồn gia nhiệt.......................66
5.2.3. Xác định giá trị nhiệt độ cực đại của dung dịch.................................67
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
3
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Chương6: TÍNH SỨC BỀN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
TRONG HỆ THỐNG MÁY LẠNH HẤP THỤ
H
2
O/LiBr MỘT CẤP............................................69
6.1.Tính chiều dày các thân bình hình trụ.....................................................69
6.1.1.Tính chiều dày của bình chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ....................69
6.1.2.Tính chiều dày của bình chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi................70
6.1.3.Tính kiểm tra chiều dày ống trao đổi nhiệt trong các thiết bị.............71

6.2.Tính chiều dày các mặt sàng.....................................................................74
6.2.1.Tính chiều dày của mặt sàng chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ............74
6.2.2.Tính chiều dày của mặt sàng chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi.........76
Chương7: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG LẠNH
HẤP THỤ.........................................................79
7.1.Mục đích tự động hóa hệ thống lạnh........................................................79
7.2.Đặc tính hoạt động của máy lạnh hấp thụ...............................................79
7.2.1.Aính hưởng của nhiệt độ vào của nước giải nhiệt...............................79
7.2.2.Aính hưởng của nhiệt độ nguồn gia nhiệt...........................................80
7.3.Điều chỉnh năng suất máy lạnh hấp thụ...................................................80
7.3.1.Điều chỉnh bằng phương pháp điều tiết nguồn gia nhiệt......................80
7.3.2.Điều chỉnh bằng phương pháp điều tiết lượng tuần hoàn dung dịch đậm
đặc.........................................................................................................81
7.3.3.Điều chỉnh bằng cả hai phương pháp trên............................................82
7.3.4.Điều chỉnh bằng cách kết hợp máy nén hơi.........................................82
7.4.Sự kết tinh, các nguyên nhân, biên pháp khắc phục và đề phòng.........82
7.4.1.Sự kết tinh............................................................................................82
7.4.2.những nguyên nhân gây ra kết tinh......................................................82
7.4.3.Các biện pháp khắc phục......................................................................83
7.4.4.Các biện pháp đề phòng.......................................................................83
7.5.Bảo vệ tự động máy lạnh hấp thụ.............................................................84
7.5.1.Khóa điều khiển......................................................................................84
7.5.2.Bảo vệ nhiệt độ nước tải lạnh ra khỏi máy lạnh.....................................84
7.5.3.Bảo vệ lưu lượng nước tải lạnh...............................................................84
7.5.4.Bảo vệ lưu lượng nước giải nhiệt............................................................85
7.5.5.Bảo vệ nhiệt độ bay hơi..........................................................................85
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................86
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang

4
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


LỜI MỞ ĐẦU
Việt nam là đất nước có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm, vì vậy điều hoà không
khí có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với đời sống con người và sản xuất. Cùng với
sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật điều hoà không
khí đã có những bước tiến đáng kể trong một vài thập kỷ qua. Đặc biệt là ở Việt
Nam, từ khi có chính sách mở cửa, các thiết bị điều hoà không khí đã được nhập
từ nhiều nước khác nhau, với nhu cầu ngày càng tăng và ngày càng hiện đại hơn.
Tuy nhiên, hầu hết các trang thiết bị lạnh đều dùng môi chất frêon, một chất mà
Công ước Quốc tế Montréal hạn chế sử dụng vì làm suy giảm tầng ôzôn và gây
hiệu ứng lồng kính. Vì vậy, việc tìm một môi chất lạnh khác để thay thế là điều
mà cả thế giới quan tâm, và tập trung nhất hiện nay là mô hình máy lạnh hấp thụ.
dùng nguồn gia nhiệt do đốt nhiên liệu, do hơi nước, do khói thải của các trung
tâm nhiệt điện và dùng năng lượng mặt trời.
Hiện nay, ở Việt nam, trong các hệ thống điều hoà không khí lớn, đang có
xu hướng thay thế máy nén lạnh thông thường bằng máy lạnh hấp thụ như Công
ty dệt Việt Thắng, nhà máy bột ngọt VeDan, nhà máy điện Hiệp Phước, Siêu thị
Cora Đồng Nai, Công ty HonDa Vĩnh Phú ...Tuy nhiên, do giá thành quá đắt và
dải công suất làm việc của máy lạnh hấp thụ quá lớn, cho nên máy lạnh hấp thụ ở
nước ta, sử dụng chưa nhiều và chưa phổ biến .
Việt nam là một nước nhiệt đới xích đạo, nên khí hậu rất nóng làm cho con
người chóng mệt và thực phẩm nhanh hỏng. Vì vậy, nhu cầu về lạnh để điều hoà
không khí trong sinh hoạt, sản xuất và bảo quản thực phẩm ngày càng tăng và
tiêu thụ một lượng điện năng đáng kể. Cho nên, máy lạnh hấp thụ sử dụng các
nguồn năng lượng khác nhau: năng lượng nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt năng

thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền như khói thải, hơi trích, nguồn nhiệt thải có nhiệt
độ thấp ...là có ý nghĩa rất quan trọng trong thực tiễn.
Các ngành thực phẩm, hoá dầu, luyện kim và các ngành mũi nhọn khác của
nền kinh tế quốc dân, là các hộ tiêu thụ lạnh rất lớn cho nhu cầu công nghệ, sự
điều hoà không khí trong sản xuất và sinh hoạt, đồng thời cũng là nơi thải ra
nguồn nhiệt thứ cấp phế thải rất lớn. Điều này, đã đặt ra vấn đề tận dụng nguồn
nhiệt thải này để điều hoà không khí cho khu vực sản xuất và sinh hoạt của các
nhà máy trên .
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
5
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Đồ án này, tập trung nghiên cứu mô hình máy lạnh hấp thụ H
2
O/LiBr một cấp
sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp dùng để điều hòa không khí.
Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp này, Em xin chân
thành cám ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.s-Nguyễn Thành
Văn ,cùng quý thấy cô trong khoa và các bạn trong lớp, đã giúp em hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này.
Vì điều kiện thời gian, tài liệu tham khảo và khả năng của bản thân có hạn
nên đồ án không khỏi những thiếu sót, vậy kính mong sự góp ý chân thành của
quý thầy cô.
Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2003
Sinh viên thực hiện

Ngô Sĩ Dũng
Chương1:
TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ
1.1. Máy lạnh hấp thụ:
1.1.1. Chu trình lý thuyết :
Về cơ bản, máy lạnh hấp thụ cũng giống như 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 lưu dung dịch ( hình 1.1)
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
6
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.
SH: Bình sinh hơi, BDD: Bơm dung dịch, HT: Bình hấp thụ,
TLDD: Tiết lưu dung dịch.
Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ hay của máy nén nhiệt như sau :
Bình hấp thụ “hút” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi, cho tiếp xúc với dung dịch
loãng từ van tiết lưu dung dịch đến. Do nhiệt độ thấp, dung dịch loãng hấp thụ
hơi môi chất để trở thành dung dịch đậm đặc. Nhiệt tỏa ra trong quá trình hấp thụ
được thải ra cho nước làm mát. Dung dịch đậm đặc được bơm dung dịch bơm
lên bình sinh hơi ở áp suất cao P
k
. Tại đây, dung dịch đậm đặc nhận nhiệt của
nguồn gia nhiệt sẽ sôi hoá hơi, hơi môi chất tách ra ở áp suất cao được đi vào

thiết bị ngưng tụ. Quá trình diễn ra ở thiết bị ngưng tụ, tiết lưu và bay hơi giống
như ở các máy lạnh nén hơi. Sau khi sinh hơi, dung dịch đậm đặc trở thành dung
dịch loãng và qua van tiết lưu dung dịch, giảm áp trở về bình hấp thụ, khép kín
vòng tuần hoàn dung dịch.
Phương trình cân bằng nhiệt của máy lạnh hấp thụ :
Q’
k
+ Q’
A
= Q’
o
+ Q’
H
+ Q’
B
Trong đó :
Q’
k
: Nhiệt thải ra của thiết bị ngưng tụ
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
7
7
Q
H
Q
A
BDD
SH

2
HTBH
NT
3
14
TL
TLDD
P
K
P
0
Q
K
Q
0
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Q’
A
: Nhiệt thải ra của thiết bị hấp thụ
Q’
0
: Nhiệt trao đổi của thiết bị bay hơi
Q’
H
: Nhiệt tiêu tốn cho quá trình sinh hơi
Q’
B

: Nhiệt quy đổi tiêu tốn cho bơm dung dịch
Hệ số làm lạnh của máy lạnh hấp thụ :
ζ =
BH
QQ
Q
''
'
0
+
=
H
Q
Q
'
'
0
(Vì Q’
B
<< Q’
H
)
Điều kiện cho một chu trình máy lạnh hấp thụ hoạt động được là :
∆ξ = ξ
r
- ξ
a
> 0
Trong đó :
ξ : Nồng độ khối lượng dung dịch :

ξ =
khối lượng môi chất lạnh
khối lượng môi chất lạnh + khối lượng chất hấp thụ
ξ
r
: Nồng độ dung dịch đậm đặc sau khi ra khỏi bình hấp thụ
ξ
a
: Nồng độ dung dịch loãng sau khi ra khỏi bình sinh hơi
∆ξ : còn gọi là vùng khử khí. Vậy vùng khử khí phải dương .
1.1.2. Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là sử dụng chủ yếu nguồn nhiệt
năng có nhiệt độ không cao (80 ÷ 150
0
C) để hoạt động . Chính vì thế, máy lạnh
hấp thụ góp phần vào việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng khác nhau:
năng lượng nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền
như khói thải, hơi trích ...
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.
Ngoài ra, hiện nay, khi tình trạng phá hủy tầng Ôzôn do các chất frêon gây
ra, việc tìm các môi chất lạnh khác thay thế đang còn rất khó khăn thì việc dùng
máy lạnh hấp thụ thay thế máy lạnh nén hơi trong lĩnh vực điều hòa không khí
có ý nghĩa rất lớn .
Máy lạnh hấp thụ cũng có nhược điểm là giá thành hiện nay còn rất đắt,
cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn hơn so với máy lạnh 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 .
1.1.3.Mô hình máy lạnh hấp thụ H
2
O/LiBr một cấp thực tế:
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
8
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Hình 1.2.
Sơ đồ máy
lạnh hấp thụ
H
2
O/LiBr
một cấp thực
tế.

Hình 1.3.Máy lạnh hấp thụ H
2
O/LiBr một cấp của Trane.
1.2. Môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ :
1.2.1. Yêu cầu đối với môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ :
Ngoài môi chất lạnh, máy lạnh hấp thụ còn sử dụng thêm một môi chất hấp
thụ nữa, gọi chung là cặp môi chất lạnh. Yêu cầu đối với cặp môi chất lạnh trong

Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
9
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


máy lạnh hấp thụ cũng giống như đối với các môi chất lạnh khác là có tính chất
nhiệt động tốt, không độc hại, khó cháy, khó nổ, không ăn mòn đối với vật liệu
chế tạo máy, phải rẽ tiền, dễ kiếm... Ngoài ra cặp môi chất lạnh cần phải :
- Hòa tan hoàn toàn vào nhau nhưng nhiệt độ sôi ở cùng điều kiện áp suất
càng xa nhau càng tốt, để hơi môi chất lạnh sinh ra ở bình sinh hơi không lẫn
chất hấp thu û.
- Nhiệt dung riêng của dung dịch phải bé, đặc biệt đối với máy lạnh hấp thụ
chu kỳ để tổn thất nhiệt khởi động máy nhỏ .
Hiện nay, máy lạnh hấp thụ sử dụng phổ biến hai loại cặp môi chất lạnh là
NH
3
/ H
2
O và H
2
O/ LiBr. Hiện nay, có một số công trình đã công bố dùng các
chất hấp thụ rắn trong máy lạnh hấp thụ chu kỳ như CaCl
2
, zeôlit, cacbon hoạt
tính ...nhưng vẫn chưa được sử dụng phổ biến vì tuy chúng có ưu điểm là không
cần thiết bị tinh cất, nhưng do có các nhược điểm là : làm giảm hệ số dẫn nhiệt,

sự giãn nỡ thể tích quá mức (gấp 10 lần) và tỏa ra nhiệt lượng rất lớn trong quá
trình hấp thụ dẫn đến làm giảm đáng kể hệ số hữu ích của thiết bị .
Máy lạnh hấp thụ H
2
O/ LiBr có các ưu điểm chính sau :
- Nước là môi chất lạnh nên đảm bảo vệ sinh môi trường .
- Tỷ số áp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi nhỏ (khoảng 4) .
- Không cần thiết bị tinh cất hơi môi chất vì từ dung dịch H
2
O/ LiBr chỉ có hơi
của môi chất lạnh là nước thoát ra .
- Nhiệt độ nguồn nhiệt cấp cho thiết bị sinh hơi cho phép thấp đến 80
0
C .
Tuy nhiên, máy lạnh hấp thụ H
2
O/ LiBr có các nhược điểm sau :
- Tính ăn mòn của dung dịch rất cao, gây han rỉ thiết bị nên yêu cầu phải dùng
kim loại quý, đắt tiền .
- Phải duy trì độ chân không rất sâu trong thiết bị .
- Có khả năng xảy ra sự kết tinh gây tắt nghẽn thiết bị .
- Nhiệt độ bay hơi không thấp hơn (3 ÷ 7)
0
C vì môi chất lạnh là nước đóng băng
ở 0
0
C .
Chính vì hai nhược điểm đầu mà giá thành của máy lạnh hấp thụ H
2
O/ LiBr

rất đắt .
Còn máy lạnh hấp thụ NH
3
/ H
2
O, tuy không hiệu quả bằng máy lạnh hấp thụ
H
2
O/ LiBr và còn gây mùi khai, độc hại nếu xì hở. Ngoài ra, do lượng nước
cuốn theo hơi NH
3
rất lớn nên cần phải có thiết bị tinh luyện hơi NH
3
trước khi
vào bình ngưng.
1.2.2. Cặp môi chất H
2
O/LiBr :
1.2.2.1. Đặc tính của dung dịch H
2
O/LiBr :
1.2.2.1.1. Tính chất :
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
10
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LiBr là loại muối kết tinh có tính chất hóa học tương tự như muối ăn, ổn định,
không biến chất, không phân giải trong không khí. Điểm nóng chảy của LiBr
(không có nước) là 549
0
C, điểm sôi là 1.265
0
C. LiBr có tính hút nước mạnh, dễ
dàng kết hợp với nước để tạo thành dung dịch H
2
O/LiBr .
Có thể tạo dung dịch LiBr bằng cách cho axit HBr tác dụng với bazơ LiOH
theo phản ứng hóa học : HBr + LiOH LiBr + H
2
O.
Đặc điểm chủ yếu của dung dịch H
2
O/ LiBr là :
• Dung dịch H
2
O/ LiBr có tính hấp thụ nước rất mạnh. Nồng độ dung dịch
càng đậm đặc (ít nước), hoặc nhiệt độ dung dịch càng giảm thì khả năng
hấp thụ càng cao
• Không độc, có vị mặn, không nguy hiểm với con người. Tuy nhiên, nên
chú ý rằng : do tính hút nước mạnh, dung dịch rơi vào da sẽ gây nóng và
ngứa, vào mắt phải rửa sạch ngay đề phòng hư mắt .
• Ở nhiệt độ thấp hoặc nồng độ quá đặc, thì dung dịch H
2
O/ LiBr rất dễ kết
tinh (nồng độ LiBr trong dung dịch khống chế không trên 70 %) .

• Dung dịch H
2
O/ LiBr có tính ăn mòn kim loại. Đặc biệt, khi ở nhiệt độ ≥
150
0
C và với sự có mặt của không khí thì nó ăn mòn mạnh mẽ thép, đồng
và các hợp kim của đồng. Vì vậy, phải sử dụng thêm những chất phụ gia
để kìm hãm sự ăn mòn .
1.2.2.1.2. Phương pháp phụ gia phòng ăn mòn :
Do dung dịch H
2
O/ LiBr có tính ăn mòn mạnh kim loại, đặc biệt khi ở nhiệt
độ cao ≥ 150
0
C và với sự có mặt của không khí thì sự ăn mòn càng mạnh mẽ
hơn. Quá trình ăn mòn không những làm giảm tuổi thọ của thiết bị mà còn sinh
ra những khí không ngưng làm giảm độ chân không trong thiết bị và làm giảm
năng lực làm lạnh của máy. Để giảm bớt sự ăn mòn, máy lạnh hấp thụ H
2
O/
LiBr thời trước đều dùng ống truyền nhiệt bằng thép không gỉ hoặc hợp kim
đồng - niken và vỏ bao ngoài đều dùng thép không gỉ hoặc hợp kim của thép cho
nên giá thành rất đắt .
Hiện nay, máy lạnh hấp thụ H
2
O/ LiBr có thể chỉ sử dụng ống truyền nhiệt là
ống đồng và vỏ bao ngoài bằng thép carbon nhờ sử dụng một số biện pháp phòng
ăn mòn thích hợp.
Qua quá trình nghiên cứu và thực tiễn vận hành, chứng minh được rằng với
điều kiện nhiệt độ dung dịch không quá 120

0
C, thêm vào dung dịch LiBr một
lượng (0,1 ÷ 0,3) % Li
2
CrO
4
làm chất xúc tác và 0,02 % LiOH để dung dịch có
tính kiềm yếu (độ pH 9,5 ÷ 10,5) thì có thể kìm hãm một cách có hiệu quả sự ăn
mòn kim loại của dung dịch LiBr. Cần lưu ý rằng, Li
2
CrO
4
sẽ bị phân giải trong
dung dịch có nhiệt độ cao trên 130
0
C, khi đó tác dụng kìm hãm ăn mòn sẽ bị mất
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
11
11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


đi. Vì vậy, khi sử dụng chất phụ gia này cần phải nghiêm túc khống chế nhiệt độ
dung dịch trong bình sinh hơi không vượt quá 120
0
C. Hơn nữa, đối với dung
dịch LiBr có chứa Li

2
CrO
4
phải khống chế độ pH dưới 11, nếu không dung dịch
sẽ có trạng thái kết dính tạo thành những huyền phù làm cản trở sự chuyển động
và truyền nhiệt của dung dịch. Khi nhiệt độ dung dịch LiBr cao hơn 120
0
C, có
thể sử dụng các chất phụ gia khác. Chẳng hạn, cho dung dịch (0,01 ÷ 0,1) % PbO
hoặc 0,2 % Sb
2
O
3
với 0,1 % KNbO
3
.
1.2.2.1.3. Phương pháp phụ gia tăng cường năng lực làm lạnh :
Các nhà nghiên cứu qua thực nghiệm, chứng minh được : trong dung dịch
LiBr cho thêm vào (0,2 ÷ 0,3) % chất phụ gia [CH
3
(CH
2
)
3
CHC
2
H
5
CH
2

OH] sẽ
làm tăng năng lực làm lạnh của máy lạnh hấp thụ lên (10 ÷ 15) %.
Chất phụ gia này là một chất biểu thị hoạt tính, nó không những làm tăng khả
năng hấp thụ hơi nước của dung dịch LiBr mà còn hạ thấp áp suất của dung dịch
H
2
O/ LiBr và nâng cao hiệu quả ngưng tụ .
Tuy nhiên, lưu ý rằng chất phụ gia này không hòa tan trong dung dịch LiBr.
Vì vậy, trong quá trình vận hành liên tục của máy lạnh, chất phụ gia này sẽ tích
tụ trên bề mặt của dung dịch trong bình hấp thụ và bình sinh hơi và dần dần mất
đi tác dụng nâng cao năng lực làm lạnh. Cho nên, định kỳ cần phải có biện pháp
khuấy trộn dung dịch trong bình hấp thụ và bình sinh hơi để dung dịch LiBr và
chất phụ gia này hòa lại với nhau. Chẳng hạn, đổi nguồn nhiệt vào bình sinh hơi
sang bình hấp thụ và cho nguồn nước lạnh từ bình hấp thụ sang bình sinh hơi...
1.2.2.2.Hệ phương trình tính các tính chất nhiệt vật lý của dung dịch
H
2
O/LiBr :
Qua chỉnh lý các số liệu thực nghiệm và các số liệu tra bảng đối với dung dịch
H
2
O/LiBr, các nhà nghiên cứu đã lập được các phương trình tính các thông số
nhiệt động lực học và nhiệt vật lý học của dung dịch H
2
O/LiBr như sau :
Với phạm vi áp dụng : 0
0
C ≤ t ≤ 130
0
C

0,30 ≤ ξ ≤ 0,70
Trong đó : t : nhiệt độ của dung dịch
ξ : nồng độ khối lượng bromualiti trong dung dịch
1.2.2.2.1. Nhiệt độ sôi của dung dịch H
2
O/LiBr :
t
s
= A(x) + B(x).t
P
(1.1)
Trong đó :
t
P
: nhiệt độ sôi của nước ở áp suất P
A(x), B(x) : các hệ số : A(x) =
∑
=
4
0
2/
)(
i
i
i
xa
; B(x) =
∑
=
4

0
2/
)(
i
i
i
xb
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
12
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Với : x =
)1.(87
.18
.
ξ
ξ
−
.
a
i
, b
i
: các hệ số bất biến :
I 0 1 2 3 4

a
i
340,897 - 2638,978 7262,473 - 8119,078 3302,087
b
i
- 0,01050 6,70042 - 15,42477 16, 42477 6,34249
1.2.2.2.2. Entanpi của dung dịch H
2
O/LiBr :
h =
∑
=
4
0n
n
n
a
ξ
+ T
∑
=
3
0n
n
n
b
ξ
+ T
2

∑
=
2
0n
n
n
c
ξ
+ T
3
d (1.2)
Trong đó :
a
n
, b
n
, c
n
và d : các hệ số bất biến :
a
0
= - 954, 8 b
0
= - 0, 3293
a
1
= 47, 7739 b
1
= 0, 04076
a

2
= -1, 59235 b
2
= -1, 36. 10
-5

a
3
= 0, 29422 b
3
= -7, 1366 . 10
-6

a
4
= -7, 689. 10
-5
c
0
= 7, 4285 . 10
-3
d = -2, 269 . 10
- 6
c
1
= -1, 5144 . 10
-4
c
2
= 1, 3555 . 10

- 6
1.2.2.2.3. Nhiệt dung riêng của dung dịch H
2
O/LiBr :
C
P
= 3,6371 - 0,029. ξ + 1,4285714.10
-5
.( 65.t + 30.ξ - ξ.t )
(1.3)
1.2.2.2.4. Entrôpi của dung dịch H
2
O/LiBr :
S = C
1
+ C
2
T + C
3
T
2
+ C
4
T
3
+ C
5
ξ + C
6
Tξ + C

7
T
2
ξ + C
8
ξ
2
+ C
9
Tξ
2
+ C
10
ξ
3
(1.4)
Trong đó :
C
i
: các hệ số bậc biến :
i C
i
i C
i
1
2
3
4
5
- 2,14232.10

-1
3,538766.10
-3
2,631565.10
- 6
- 6,670551.10
-9
1,130756
6
7
8
9
10
- 6,980378.10
-3
4,689827.10
- 6
1,275532
1,823893.10
-3
6,440219.10
-1
1.2.2.2.5. Khối lượng riêng của dung dịch H
2
O/LiBr :
ρ = 1.049 + 53,54. m - 0, 718. m
2
- t.. ( 0,584 - 0,0146. m ) -
3
8

)15,273(
10.7,5
+
t
(1.5)
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
13
13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Trong đó : m = 11, 514.
ξ
ξ
−
100

1.2.2.2.6. Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch H
2
O/LiBr :
Khi nhiệt độ của dung dịch t ≤ 80
0
C : (1.6)
λ = -3,5552933 +3,407759.10
- 2
.T -9,381419.10
- 5

.T
2
+8,834924.10
- 8
.T
3
+A(ξ)
Trong đó :
A (ξ) : hệ số kể đến mối liên quan tăng nhiệt của dung dịch và nước :
A (ξ) = 0,4923607.ξ - 0,422476.10
-2
.T.ξ + 5,658527.10
-6
.T
2
.ξ
- 0,1522615.ξ
2
- 1,730562.10
-4
.T.ξ
2
+ 1,895136.ξ
3
Khi nhiệt độ của dung dịch t > 80
0
C : (1.7)
λ = -8,8574733 +6,973969.10
- 6
.T -1,694229.10

- 4
.T
2
+ 13,689024.10
- 8
.T
3
+A(ξ)
1.2.2.2.7. Độ nhớt động lực học của dung dịch H
2
O/LiBr :
Khi nhiệt độ của dung dịch t ≤ 70
0
C : (1.8)
µ = [ 1,8793 - 0,025765. ξ - 0,035. t + 0,0004. ξ.t +
ξ
ξ
.36395,223
.989,6263,169
−+
+−
t
]. 10
- 3
Khi nhiệt độ của dung dịch t > 70
0
C : (1.9)
µ = [ - 0,5707 + 0,009235. ξ +
ξ
ξ

.36395,223
.989,6263,169
−+
+−
t
]. 10
- 3

1.2.2.2.8. Sức căng bề mặt của dung dịch H
2
O/LiBr : (1.10)
σ = D
1
+ D
2
T + D
3
T
2
+ D
4
T
3
+ D
5
ξ + D
6
Tξ + D
7
T

2
ξ + D
8
ξ
2
+ D
9
Tξ
2
+ D
10
ξ
3
Trong đó :
D
i
: các hệ số bậc biến :
i D
i
i D
i
1
2
3
4
5
21,54266.10
-2
- 9,799993.10
-4

2,314404.10
-6
- 2,17009.10
-9
- 2,020992.10
-2
6
7
8
9
10
2,52345.10
-5
4,199336.10
-7
5,968984.10
-2
- 3,000691.10
-4
7,308868.10
-2
* Riêng khi dung dịch chỉ còn là nước, các công thức được tính như sau
1.2.2.2.9. Aïp suất bảo hoà : (1.11)
lgP
n
= 0,0914903 - 0,0314708.[T
-1
- (7,9151 - 2,6726. lgT).10
-3
- 8,625.10

-7
.T]
1.2.2.2.10. Nhiệt dung riêng của nước :
C
Pn
= 5,590560 - 8,8346.10
-3
.T + 1,379016.10
-5
.T
2
(1.12)
1.2.2.2.11. Hệ số dẫn nhiệt của nước :
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
14
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


λ
n
=- 0,143633 + 0,00253817.T + 0,299583.10
-5
.T
2
- 0,20682 .10
-7

.T
3
(1.13)
1.2.2.2.11. Độ nhớt động lực học của nước :
lnµ
n
= - 6,87757. 10
-3
- 2,1916. T
-1
+ 6,38605. 10
2
. T
-2
(1.14)
1.3.Nhiệm vụ của đề tài:
Trong khuôn khổ của đề tài này, em tập trung nghiên cứu mô hình máy lạnh
hấp thụ H
2
O/LiBr một cấp sử dụng nguồn năng lượng khác nhau: năng lượng
nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền như khói thải,
hơi trích ...dùng để điều hòa không khí văn phòng làm việc với diện tích 35 m
2
,
chiều dài L = 7 m, chiều rộng D = 5 m được chia làm hai phòng. Phòng I có
diện tích 12,5 m
2
với chiều rộng L
1
= 2,5 m và chiều dài D =5 m. Phòng II có

diện tích 22,5 m
2
với chiều rộng L
1
= 4,5 m và chiều dài D =5 m. Trên cơ sở đã
biết năng suất lạnh cần thiết cho phòng điều hòa ta tính toán thiết kế thiết bị trao
đổi nhiệt của máy lạnh hấp thụ.
1.4. Chọn thông số tính toán và cấp điều hòa trong hệ thống điều hòa không
khí:
1.4.1.Cấp điều hòa không khí trong hệ thống điều hòa không khí:
Cấp điều hào không khí thể hiện độ chính xác trạng thái không khí cần điều
hòa (nhiệt độ, độ ẩm... ) của công trình. Có ba cấp điều hào không khí.
Cấp I có độ chính xác cao nhất, duy trì nhiệt độ trong phòng điều hòa với mọi
phạm vi nhiệt độ ngoài trời, hệ thống có độ tin cậy cao, chỉ sử dụng trong
trường đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt
Cấp II có độ chính xác trung bình, duy trì nhiệt ẩm trong phòng điều hòa ở
một phạm vi cho phép, sai lệch không quá 200 h trong một năm
Cấp III có độ chính xác vừa phải, duy trì các thông số trong phòng điều hòa
trong một phạm vi cho phép với sai lệch tới 400h trong một năm, hệ thống có độ
tin cậy không cao nhưng rẻ tiền vì vậy được dùng phổ biến trong các công trình
dân dụng và nơi công cộng.
Nếu chọn công trình có độ chính xác cao nhất (cấp I) , sẽ kéo theo năng suất
lạnh yêu cầu lớn nhất và dẫn đến giá thành của công trình cũng sẽ cao nhất.
Trong tính toán này do thiết kế cho phòng làm việc nên em chọn hệ thống điều
hòa cấp III vì ở đây công trình chỉ cần độ chính xác vừa phải.
1.4.2.Chọn thông số tính toán:
1.4.2.1.Nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong phòng:
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang

15
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong phòng ký hiệu t
T
,ϕ
T
ứng với
trạng thái của không khí trong phòng được biểu thị bằng điểm T trên đồ thi I- d.
Trong thiết kế này hệ thống điều hòa dùng để làm lạnh không khí trong mùa
nóng, nên các thông số được chọn cho mùa nóng.
+ Độ ẩm tương đối của không khí trong phòng: theo [TL6-tr162]
ϕ
T
= 35 ÷ 70 %, chọn ϕ
T
= 60 %.
+ Nhiệt độ của không khí trong phòng: theo [TL6-tr158]
t
T
= 22 ÷ 27
o
C, chọn t
T
= 25
o
C.

1.4.2.2.Nhiệt độ và độ ẩm của không khí ngoài trời:
Nhiệt độ và độ ẩm không khí ngoài trời được ký hiệu t
N
, ϕ
N
. Trạng thái không
khí ngoài trời được biều thị bằng điểm N trên đồ thị I- d.Thông số tính toán
ngoài trời được chọn theo hệ thống điều hòa cấp III và cho mùa nóng.
+ Nhiệt độ của không khí ngoài trời: t
N
=
t
max
t
max
: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất ở Đà Nẵng, chọn theo bảng
[TL6-tr166] ta có: tháng 6 là tháng nóng nhất trong năm,
t
max
= 34,5
o
C
+ Độ ẩm tương đối của không khí ngoài trời:ϕ
N
= ϕ(
t
max
)
ϕ(
t

max
): độ ẩm tương đối trung bình của tháng nóng nhất (là tháng 6) chọn
theo bảng [TL6-tr172] ta có: với tháng nóng nhất là tháng 6 thì độ ẩm tương đối
trung bình trong năm là: ϕ(
t
max
) = 80,5%.
Chương 2:
TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH
Mục đích tính toán của chương này nhằm xác định tổng các phụ tải nhiệt của
phòng làm việc làm cơ sở để tính năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không
khí.
2.1.Cân bằng nhiệt trong phòng cần điều hòa không khí:
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
16
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Để tính toán phụ tải hệ thống điều hòa không khí cần tính cân bằng nhiệt trong
phòng điều hòa, cụ thể là tính các lượng nhiệt tỏa ra, các lượng nhiệt truyền qua
kết cấu bao che, trên cơ sở đó tính năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không
khí. :
Vậy phụ tải hệ thống là: Q
thừa
= Q
tỏa

+ Q
∆
t
+ Q
bx
+ Q
tỏa
: Thành phần nhiệt do các nguồn nhiệt có trong không gian điều hòa tỏa
ra
+ Q
∆
t
.: lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào phòng do độ chênh nhiệt
độ
+ Q
∆
t
.: lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào phòng do bức xạ mặt trời
2.2.Tính lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do độ chênh nhiệt độ Q
∆
t
:
Q
∆
t
= k.F.∆t , [W]
Trong đó:
+ k: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che [W/m
2
.độ]

+ F: diện tích của kết cấu bao che [m
2
].
+ ∆t: hiệu số nhiệt độ tính toán [
o
C].
2.2.1.Xác định hiệu số nhiệt độ tính toán
∆
t:
∆t = ϕ (t
N
- t
T
)
trong đó:
+ t
N
: nhiệt độ của không khí bên ngoài phòng điều hòa, t
N
= 34,5
o
C
+ t
T
: nhiệt độ của không khí bên trong phòng điều hòa, t
T
= 25
o
C
+ ϕ: hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che đối với không khí ngoài

trời, theo [TL6-tr274] đối với tường hoặc mái tiếp xúc với không khí bên ngoài
ϕ = 1, đối vời tường ngăn cách với phòng không tiếp xúc với không khí bên
ngoài ϕ = 0,4
2.2.2.Xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che:
Hệ số truyền nhiệt k của kết cấu bao che được xác định theo công thức sau:
k =
∑
++
Ni
i
T
αλ
δ
α
11
1
, [W/m
2
.độ].
trong đó:
+ α
T
: hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt bên trong của kết cấu bao che,
[W/m
2
độ]. Do bề mặt bên trong của tường, trần là nhẵn nên theo [TL6-tr276] ta
có α
T
= 11,63 W/m
2

.độ
+ α
N
: hệ số trao đổi nhiệt trên bề mặt bên ngoài của kết cấu bao che,
[W/m
2
độ]. Do bề mặt bên ngoài tiếp xúc với không khí nên theo [TL6-tr276] ta
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
17
17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


có α
N
= 23,26 W/m
2
.độ, bề mặt hướng sang phòng lạnh khác theo[TL6-tr276]
ta có α
N
= 11,63 W/m
2
.độ
+ δ
i
: bề dày của lớp vất liệu của kết cấu bao che, [m]
+ λ

i
: hệ số dẫn nhiệt của vất liệu, [W/m.độ].
a. Kết cấu tường và kính cửa phòng làm việc:

Bảng 2.1: Hệ số dẫn
nhiệt và chiều dày
của lớp vật liệu xây
tường và kính cửa (hệ số dẫn nhiệt được tra theo bảng 4-22 ,[TL6-tr278])
STT Vật liệu
λ
i
,[W/m.độ] δ
I
, [m]
1 Vữa trát ximăng 0,93 0,01
2 Gạch nhiều lỗ 0,52 0,1
3 Vữa trát ximăng 0,93 0,01
4 Kính cửa 0,755 0,005

b.Kết cấu trần phòng làm việc:
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
18
18


N
T


T

N
1
2
3
4
Tæåìng phoìng laìm viãûc
Kênh cæía
1
2
3
Tráön phoìng laìm viãûc
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Bảng 2.2: Hệ số dẫn nhiệt và chiều dày của lớp vật liệu xây trần
(hệ số dẫn nhiệt được tra theo bảng 4-22 ,[TL6-tr278])
STT Vật liệu
λ
i
,[W/m.độ] δ
I
, [m]
1 Vữa trát ximăng 0,93 0,01
2 Bê tông trần 1,55 0,15
3 Vữa trát ximăng 0,93 0,01
Vậy suy ra hệ số truyền nhiệt k là:
Bảng 2.3: Hệ số truyền nhiệt k

Tên gọi Ký hiệu Giá trị93
[W/m
2
.độ]
Tường bao xung quanh tiếp xúc với không khí bên ngoài k
xqkk
2,93
Tường bao xung quanh ngăn giữa hai phòng k
xqpl
2,59
Trần k
t
3,44
Kính cửa tiếp xúc với không khí bên ngoài k
ckk
7,37
Kính cửa ngăn giữa hai phòng k
cpl
5,60
2.2.3.Bề mặt trao đổi nhiệt của các kết cấu bao che:
Khi tính toán tổn thất nhiệt, điều quan trọng là phải biết kích thước trao đổi
nhiệt của kết cấu bao che: tường, nền, trần, cửa sổ, cửa lớn.
Kích thước của tường, cửa sổ, cửa chính, sàn, trần trên mặt bằng (hình 2.1)
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
19
19
Â
N

T
B
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Hình2.1
a.Lượng nhiệt truyền qua tường xung quanh là của phòng I:
Bảng 2.3
Kết cấu Số
lượ
ng
Kích
thước,[m]
F,[m
2
] K
[W/m
2
.độ]
∆t,
[
o
C]
Q
i
,[W]
Cửa sổ 2 cửa
1,2 × 1,2
2,88 7,37 9,5 201,6

Cửa chính1 1 cửa
1,4 × 1,9
2,66 7,37 9,5 186,2
Cửa chính2 1 cửa
1,4 × 1,9
2,66 5,60 3,8 56,6
Tường tiếp xúc
không khí bên
ngoài trừ cửa
-
3,5×(2×
×2,5+5)
29,46 2,93 9,5 820
Tường ngăn giữa
hai phòng lạnh
trừ cửa
-
5 × 3,5
14,84 2,59 3,8 146,1
Trần -
5 × 2,5
12,5 3,44 3,8 163,4
Tổng 1573,9
b.Lượng nhiệt truyền qua tường xung quanh là của phòng II:
Bảng 2.4
Kết cấu Số
lượ
ng
Kích
thước,[m]

F,[m
2
] K
[W/m
2
.độ]
∆t,
[
o
C]
Q
i
,[W]
Cửa sổ 2 cửa
1,2 × 1,2
2,88 7,37 9,5 201,6
Cửa chính1 1 cửa
1,4 × 1,9
2,66 7,37 9,5 186,2
Cửa chính2 1 cửa
1,4 × 1,9
2,66 5,60 3,8 56,6
Tường tiếp xúc
không khí bên
ngoài trừ cửa
-
3,5 × (2 ×
× 4,5 + 5)
43,46 2,93 9,5 1209,7
Tường ngăn giữa

hai phòng lạnh
trừ cửa
-
5 × 3,5
14,84 2,59 3,8 146,1
Trần -
5 × 4,5
22,5 3,44 3,8 294,1
Tổng 2094,3
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
20
20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


2.2.4.Tính lượng nhiệt truyền qua nền nhà:
Nền được đúc bằng bêtông đá nhăm tra bảng theo [TL6-tr279]
ta có λ = 1,27 W/m.độ , theo [TL7-tr41] ta có hệ số truyền nhiệt được chọn như
sau:
Xem nền như là một vách phẳng, trong đó nhiệt truyền theo bề mặt nền ngoài
ra theo các dải khác nhau.
+ Đối với phòng I: Nền được chia làm 1 dải, có bề rộng 2,26 m.
Theo [TL7-tr41] ta có k
I
= 0,5 W/m
2
.độ

Suy ra lượng nhiệt truyền qua nên phòng I là:
Q
nI
= k
n
.F
n
.∆t
tn
= 0,5 × (2,26 × 4,76) ×3,8 = 20,4 W
+ Đối với phòng II: Nền được chia làm 1 dải, có bề rộng 2,13 m.
diện tích dải nền được xác định là: F
1
= 4 × (4,26 + 4,76) = 36,08 m
2
Theo [TL7-tr41] ta có k
I
= 0,5 W/m
2
.độ
Suy ra lượng nhiệt truyền qua nên phòng II là:
Q
nII
= k
n
.F
n
.∆t
tn
= 0,5 × 36,08 ×3,8 = 68,5 W

Vậy lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh nhiệt độ
Q
∆
t
= Q
∆
tI
+ Q
∆
tII
+ Q
nI
+ Q
nII

Q
∆
t
= 1573,9 + 2094,3 + 20,4 + 68,5 = 3757,1 W
2.3.Tính toán lượng nhiệt truyền vào phòng do bức xạ mặt trời Q
bx
:
Đối với các vùng nhiệt đới như nước ta nói chung và Đà Nẵng nói riêng, quanh
năm có mặt trời, nhất là về mùa hè ánh nắng càng gay gắt. Do đó nhiệt lượng do
bức xạ mặt trời truyền qua kết cấu bao che vào nhà rất lớn. Lượng nhiệt này phụ
thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời lên mặt phẳng kết cấu bao che và khả năng
cản nhiệt bức xạ của bản thân kết cấu bao che.
Q
bx
= Q

k
bx
+ Q
bc
bx
Q
k
bx
: Nhiệt bức xạ qua kính vào nhà ,[W]
Q
k
bx
: Nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che vào nhà,[W]
2.3.1.Tính tính toán nhiệt bức xạ truyền qua cửa kính:
Lượng nhiệt bức xạ truyền qua cửa kính vào nhà xác định theo công thức
[TL6-tr289]:
Q
k
bx
= τ
1
.τ
2
.τ
3
.τ
4
.q
bx
.F

k
Trong đó:
+ τ
1
: hệ số kể đến độ trong suốt của cửa kính, do trong thiết kế này cửa kính
1 lớp nên theo [TL6-tr289] ta có τ
1
= 0,9
+ τ
2
: hệ số kể đến độ bẩn của mặt kính, do trong thiết kế này cửa kính 1 lớp
nên theo [TL6- tr 289] ta có τ
2
= 0,8
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
21
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


+ τ
3
: hệ số kể đến mứt độ che khuất bởi khung cửa, do trong thiết kế này
cửa kính được làm bằng khung gỗ một lớp kính nên theo [TL6-tr290] ta có τ
3
=
0,61 ÷ 0,64 , chọn τ

3
= 0,62
+ τ
4
: hệ số kể đến che khuất

bởi các hệ thống che nắng, do trong thiết kế
này dùng ô văng che nắng nên theo [TL6-tr290] ta có τ
4
= 0,95
+ q
bx
: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thời điểm
tính toán ,[W/m
2
]
+ F
k
: diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, [m
2
]
Xác định cường độ bức xạ mặt trời tại thời điểm tính toán (9 giờ sáng của
tháng 5), xâm nhập vào phòng điều hòa qua kính cửa sổ quay về hướng đông tại
Đà Nẵng, tra bảng theo [TL6-tr205] với vĩ độ 20
o
Bắc ta có q
k
bx
= 312 W/m
2

Tại thời điểm tính toán vào lúc 9 giờ sáng nên bức xạ mặt trời chiếu vào nhà
theo hướng đông mà ở phía đông chỉ có một cửa kính do đó ta có diện tích của
một cửa sổ là: F
cs
= 1,14 m
2
Vậy lượng nhiệt bức xạ qua kính vào nhà là:
Q
k
bx
= 0,9 × 0,8 × 0,62 × 0,95 × 312 × 1,14 = 150,8 W
2.3.2.Tính toán nhiệt bức xạ truyền qua kết cấu bao che:
Nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua bộ phận kết cấu bao che nhận nhiệt bức xạ
vào phòng tính theo công thức [TL6-tr290]. Ơí đây do trên phòng làm việc còn
có nhiều tầng nên ta không tính nhiệt bức xạ qua trần, tường nhận nhiệt bức xạ
mặt trời chủ yếu là tường phía Đông và phía Tây còn tường phía Nam và phía
Bắc nhận nhiệt bức xạ rất ít nên ta bỏ qua.
Q
bc
bx
= 0,047. k
t
. F. ε .q
'
bx
,[ W ]
Trong đó:
+ k
t
: Hệ số truyền nhiệt của tường bao xung quanh nhận nhiệt bức xạ,

[W/m
2
.độ].Ta có k
t
= 4,04 W/m
2
.độ
+ F: Diện tích của tường phía Tây và phía Đông trừ cửa, ta có F = 2 × D ×h
F = (2 × 5 × 3,5) - 1,44 = 33,56 m
2

+ q
'
bx
: Cường độ bức xạ mặt trời tại Đà Nẵng chiếu lên tường phía Tây và
Đông theo [TL6-tr290] ta có q
'
bx
= 157 W/m
2
+ ε: Hệ số hấp thụ của trần nhận nhiệt bức xạ, tra bảng theo [TL6-tr292]
ta có ε = 0,54 ÷ 0,65 ,chọn ε = 0,6
Nhiệt bức xạ truyền qua kết cấu bao che là:
Q
bc
bx
= 0,047 × 4,04 × 33,56 × 0,6 × 157 = 600,3 W
Vậy lượng nhiệt bức xạ truyền vào phòng điều hòa là:
Q
bx

= Q
k
bx
+ Q
bc
bx
= 150,8 + 600,3 = 751,1 W
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
22
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


2.4.Tính lượng nhiệt tỏa Q
tỏa
:
2.4.1.Nhiệt do người tỏa ra:
Trong quá trình hô hấp và hoạt động cơ thể người tạo ra nhiệt. Lượng nhiệt
do người tảo ra phụ thuộc vào trạng thái, mức độ lao động, môi trường không khí
xung quanh, lứa tuổi ... Nhiệt độ người tỏa ra gồm hai phần:
Một phần tỏa trực tiếp vào không khí, làm tăng nhiệt độ không khí gọi là
nhiệt hiện. Một phần khác làm bay hơi mồ hôi trên bề mặt da, lượng nhiệt này
tỏa ra môi trường không khí làm tăng entanpi của không khí mà không làm tăng
nhiệt độ của không khí gọi là lượng nhiệt ẩn. Tổng hai lượng nhiệt này gọi là
lượng nhiệt toàn phần do người tỏa ra.
Lượng nhiệt do người tỏa ra trong phòng: theo [TL6-tr297] ta có công thức:
Q

n
= n . q ,[W]
Trong đó:
+ n: số người trong phòng; phòngI: n = 1người, phòng II: n = 4 người
+ q: lượng nhiệt toàn phần do người tỏa ra ,[W/người]
tra bảng theo [TL6-tr297] với nhiệt độ trong phòng điều hòa là 25
o
C và lao
động trí óc, ta có q = 139,56 W/người
Suy ra nhiệt do người tỏa ra là:
Q
n
= 5 × 139,56 = 697,8 W
2.4.2.Nhiệt tỏa ra do thắp sáng Q
s
:
Lượng tỏa ra do thắp sáng bằng đèn huỳnh quang, theo [TL6-tr295] ta có
công thưc sau:
Q
s
= 860 . N ,[kcal/h]
N: tổng công suất của các đèn huỳnh quang, [KW].
Phòng I được bố trí 1 đèn huỳnh quang loại 1,2 m có công suất N
đ1,2
= 40 W .
Phòng II được bố trí 2 đèn huỳnh quang loại 1,2 m có công suất N
đ1,2
= 80 W
Vậy tổng công suất của các đèn huỳnh quang là N = 0,12 KW
Suy ra nhiệt tỏa ra do thắp sáng là:

Q
s
= 860 × 0,12 = 103,2 kcal/h = 120 W
2.4.3.Nhiệt do máy móc tỏa ra Q
mc
:
Q
mc
=∑N
đ
,[W]
Trong đó:
N
đ
: Công suất lắp đặt của thiết bị. có 4 máy vi tính có N
đ
= 40 W
Suy ra lượng nhiệt do máy móc tỏa ra là:Q
mc
= 4 ×40 = 160 W
Vậy lượng nhiệt Q
tỏa
= Q
n
+ Q
s
+ Q
mc

Q

tỏa
= 697,8 + 120 + 160 = 977,8 W
* Vậy lượng nhiệt thừa là: Q
T
= Q
∆
t
+ Q
bx
+ Q
tỏa
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
23
23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Q
T
= 3757,1 + 751,1 + 977,8 = 5486 W
2.5.Tính lượng ẩm thừaW
T
:
lượng ẩm do người tỏa ra được xác định theo [TL6-tr299] ta có công thức:
W = n . g . 10
-3
,[kg/h]

Trong đó:
+ n: số người thường xuyên ở trong 2 phòng làm việc: n = 5 người
+ g: lượng ẩm tỏa ra [g/h.người], phụ thuộc vào trạng thái, cường độ
lao động và nhiệt độ môi trường xung quanh, tra theo [TL6-tr299] với nhiệt độ
trong phòng là 25
o
C và công việc là lao động trí óc ta có g = 105 g/h.người.
suy ra lượng ẩm do người tỏa ra là:
W
T
= 5 × 105.10
-3
= 0,525 kg/h
2.6.Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí:
2.6.1.Xác định hệ số góc tia của quá trình thay đổi trạng thái không khí trong
phòng
ε
T
:
Xác định trị số hệ số góc tia của quá trình thay đổi trạng thái không khí trong
phòng( quá trình thổi không khí vào ở trạng thái V(I
v
, d
v
)trung hòa với lượng
nhiệt ẩm thừa trong phòng và thay đổi đến trạng thái T(I
T
,d
T
) ),theo đúng yêu

cầu. Ta có công thức là:
ε
T
=
T
T
W
Q
trong đó:
+ Q
T
: lượng nhiệt thừa, Q
T
= 5846 W = 5026,6 kcal/h
+ W
T
: lượng ẩm thừa, W
T
= 0,525 kg/h
suy ra: ε
T
=
525,0
6,5026
= 9574,5
2.6.2. Sơ đồ tuần hoàn không khí theo một cấp:
1. Chọn sơ đồ điều hòa không khí :
Chọn sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là vì tận dụng được nhiệt độ thấp
trong phòng điều hòa không khí do đó làm giảm được năng suất lạnh do không
gian điều hòa không sinh ra chất độc hại.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí kiểu tuần hoàn
một cấp.
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
24
24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Hình 2.3
Nguyên lý hoạt động: Không khí ngoài trời có trạng thái N(t
N
, ϕ
N
) có lưu
lượng L
N
qua cửa hút của không khí ngoài trời 1, đi vào buồng hòa trộn 3 , để
hòa trộn với lượng không khí tuần hoàn có trạng thái T(t
T
, ϕ
T
)

có lưu lượng L
T

được hút theo cửa gió tuần hoàn 2. Sau khi hòa trộn không khí có trạng thái C,

được xử lý nhiệt ẩm (làm lạnh ,làm khô) trong thiết bị xử lý không khí 4, đạt
đến trạng thái O, rồi được quạt gió 5 đường ống đẩy 6 và hệ thống phân phối khí
7 thổi vào phòng được điều hòa 8. Trong phòng 8,lượng không khí thổi vào
trạng thái
V(t
V
, ϕ
V
) được thực hiên quá trình trao đổi nhiệt ẩm với không khí ở trong phòng
có chứa lượng nhiệt thừa Q
T
và ẩm thừa W
T
, tự biến đồi trạng thái đến trạng thái
T theo ε
T
=
T
T
W
Q
, sau đó một phần không khí sử dụng lại được hút qua miệng hút
9, đường ống hút hồi gió hồi 10 và quạt gió hồi 11(có thể không sử dụng quạt
hồi này) tuần hoàn về buồn trộn 3. Phần không khí thừa còn lại được thải qua
cửa thải gió 12 ra ngoài
2. Xác định các trạng thái trên đồ thị I- d:
+Trạng thái không khí trong phòng làm làm việc T:
ϕ
T
= 60% , t

T
= 25
o
C tra bảng [TL7-tr283] suy ra I
T
= 13,3 kcal/kg không khí;
d
T
= 12 g/kg không khí khô.
+ Trạng thái không khí ngoài trời N
ϕ
N
= 80,5%, t
N
= 34,5
o
C tra bảng theo [TL7-tr283] suy ra
I
N
= 26 kcal/kgkhông khí ; d
N
= 29 g/kg không khí khô
Ngô Sĩ Dũng 
Trang
Trang
25
25
N
1
C

4
O
5
6
V
7
12
8
T
Q
T
W
T
9
10
11
T
2