Nghiên cứu quá trình quá lạnh trong hệ thống điều hòa không khí CO2 bằng phương pháp thực nghiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH QUÁ LẠNH
VÀ QUÁ TRÌNH TIẾT LƯU TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA
KHƠNG KHÍ CO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

SVTH: VÕ SỸ LIÊM

MSSV: 13147032

ĐỖ NHẬT NAM

MSSV: 13147039

NGUYỄN TẤN THI

MSSV: 13147064

HUỲNH THẢO TỒN

MSSV: 13147071

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
-------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Cơng nghệ kỹ thuật nhiệt

Tên đề tài: NGHIÊN

CỨU Q TRÌNH QUÁ LẠNH

VÀ QUÁ TRÌNH TIẾT LƯU TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA
KHƠNG KHÍ CO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
SVTH: VÕ SỸ LIÊM

MSSV: 13147032

ĐỖ NHẬT NAM

MSSV: 13147039

NGUYỄN TẤN THI

MSSV: 13147064

HUỲNH THẢO TOÀN

MSSV: 13147071

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
---------------------

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
--------------------------

TP. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 7 năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Võ Sỹ Liêm

MSSV: 13147032

2. Đỗ Nhật Nam

MSSV: 13147039

3. Nguyễn Tấn Thi

MSSV: 13147064

4. Huỳnh Thảo Tồn

MSSV: 13147071

Chun ngành: Cơng nghệ kỹ thuật nhiệt

Mã ngành đào tạo: 52510206

Hệ đào tạo: Đại học

Mã hệ đào tạo: 1

Khóa: 2013

Lớp: 13147

1. Tên đề tài:
Nghiên cứu quá trình quá lạnh và q trình tiết lưu trong hệ thống điều hịa khơng khí
CO2 bằng phương pháp thực nghiệm.
2. Nhiệm vụ đề tài:

-

Tổng quan tài liệu liên quan

-

Tính tốn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng mơi chất CO2 có
thiết bị q lạnh

-

Thực nghiệm q trình tiết lưu trong hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng
mơi chất CO2

3. Sản phẩm của đề tài:
-

Mơ hình hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng mơi chất CO2

-

Biểu đồ, các kết quả đánh giá quá trình quá lạnh và quá trình tiết lưu đối với
hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng môi chất CO2

4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ:

TRƯỞNG BỘ MƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn ……………………………..

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Võ Sỹ Liêm

MSSV: 13147032 Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: Đỗ Nhật Nam

MSSV:13147039 Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Thi

MSSV:13147064 Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thảo Toàn

MSSV:13147071 Hội đồng:

Tên đề tài: Nghiên cứu quá trình quá lạnh và quá trình tiết lưu trong hệ thống điều hịa khơng
khí CO2 bằng phương pháp thực nghiệm
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật nhiệt
Họ và tên GV hướng dẫn: PGS.TS ĐẶNG THÀNH TRUNG
Th.S. VÕ KIM HẰNG
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(không đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................


2.3.Kết quả đạt được:
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

3. Đánh giá:

1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục

30
10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

Điểm đạt
được

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hợi…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy
trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

năm 2017

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn ……………………………..

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Võ Sỹ Liêm

MSSV: 13147032 Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: Đỗ Nhật Nam

MSSV:13147039 Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Thi

MSSV:13147064 Hội đồng:

Họ và tên sinh viên: Huỳnh Thảo Toàn

MSSV:13147071 Hội đồng:

Tên đề tài: Nghiên cứu quá trình quá lạnh và quá trình tiết lưu trong hệ thống điều hịa khơng
khí sử dụng mơi chất CO2 bằng phương pháp thực nghiệm
Ngành đào tạo: .............................................................................................................................
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ..............................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................


5. Câu hỏi:
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:

1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục

30
10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

Điểm đạt
được

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng

năm 2017

Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
-----------------------XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Nghiên cứu quá trình quá lạnh và quá trình tiết lưu trong hệ thống điều hịa
khơng khí CO2 bằng phương pháp thực nghiệm.
Họ và tên Sinh viên:
1. Võ Sỹ Liêm

MSSV: 13147032

2. Đỗ Nhật Nam

MSSV: 13147039

3. Nguyễn Tấn Thi

MSSV: 13147064

4. Huỳnh Thảo Tồn

MSSV: 13147071

Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật nhiệt
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo
yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp nhóm chúng em đã nhận được nhiều sự giúp
đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của q thầy cơ khoa cơ khí động lực Trường
ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM.
Lời đầu tiên, chúng em xin được gửi tới thầy PGS.TS. Đặng Thành Trung và cô
Th.S Võ Kim Hằng lời cảm ơn chân thành nhất. Thầy cô đã tận tình giúp đỡ, hướng
dẫn và ln quan tâm, động viên nhóm trong suốt q trình thực hiện đồ án để nhóm
có thể hồn thành một cách tốt nhất.
Chúng em cũng xin được chân thành cảm ơn toàn bộ các thầy cô bộ môn Công
nghệ Kỹ thuật Nhiệt, khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học Sư phạm Kỹ Thuật TP
Hồ Chí Minh. Các thầy cơ đã truyền đạt những kiến thức rất quý báu và luôn tạo điều
kiện tốt nhất để chúng em có thể nghiên cứu và hồn thành đồ án. Xin được cảm ơn
các anh chị cao học các cựu sinh viên và các bạn sinh viên cùng khóa đã hỗ trợ và góp
ý trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Tuy nhiên với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm và nguồn tài liệu tham
khảo còn hạn chế, dù đã rất cố gắng để thực hiện đồ án nhưng nhóm khơng thể tránh
khỏi những thiếu sót. Nhóm chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ thầy
cơ để có thể bổ sung và hồn thiện hơn bài đồ án.
Nhóm sinh viên thực hiện

I


TĨM TẮT
Đề tài này tập trung nghiên cứu q trình quá lạnh và quá trình tiết lưu trong hệ
thống điều hịa khơng khí CO2 bằng phương pháp thực nghiệm
Dựa trên các bài báo nghiên cứu khoa ho ̣c và các đề tài nghiên cứu liên quan
trong và ngoài nước ta đưa ra được hướng nghiên cứu đồng thời tiến hành thiết lập mơ

hình hệ thống thí nghiệm. Sau đó tiến hành lắp đặt mơ hình thực nghiệm để thu được
các kết quả số liệu chính xác nhất và từ những số liệu cụ thể này ta tiến hành thực nghiệm
để có cơ sở so sánh đối chiếu với kết quả tính tốn lý thuyết nhằm đưa ra những nhận
xét, kết luận chính xác nhất đối với q trình q lạnh và q trình tiết lưu trong hệ
thống điều hịa khơng khí CO2.
Từ những kết quả thu được cho thấy nghiên cứu này đáp ứng đầy đủ các tiêu chí
về một hệ thống điều hòa trong tương lai như bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng,
năng suất làm lạnh cao.
Trong đề tài này cũng đã nêu ra được những ưu nhược điểm cũng như mặt hạn
chế của hệ thống để tạo tiền đề cho các nghiên cứu cao hơn sau này.

II


MỤC LỤC
Lời cảm ơn .................................................................................................................................I
Tóm tắt...................................................................................................................................... II
Mục lục .................................................................................................................................... III
Danh mục hình ....................................................................................................................... VI
Danh mục bảng .................................................................................................................... VIII
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt .................................................................................. IX
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ....................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................1
1.2. Nghiên cứu liên quan ngoài nước .........................................................................2
1.3. Nghiên cứu liên quan trong nước .........................................................................7
1.4. Mục đích đề tài .....................................................................................................7
1.5. Giới hạn đề tài .......................................................................................................8
1.6. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................8
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................9
2.1. Lý thuyết về phương pháp thực nghiệm ............................................................... 9

2.2. Tổng quan về Cacbon dioxide ..............................................................................9
2.2.1. Khái niệm về CO2 (R744) ..............................................................................9
2.2.2. Các đồ thị của CO2 .......................................................................................10
2.2.3. Các đặc tính của mơi chất CO2 ....................................................................12
2.2.4. Một số ưu nhược điểm của môi chất R744 ..................................................13
2.2.5. Các vấn đề về áp suất của R744 ...................................................................13
2.3. Tính tốn chu trình điều hồ dùng mơi chất CO2 ...............................................14
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM ..........16
3.1. Xây dựng mơ hình và hệ thống thí nghiệm ........................................................16
3.1.1. Xây dựng hệ thống thí nghiệm .....................................................................16
3.1.2. Máy nén lạnh môi chất CO2 .........................................................................17
3.1.2.1. Khái niệm .............................................................................................. 17
3.1.2.2. Chọn máy nén ........................................................................................18
3.1.3. Thiết bị làm mát ...........................................................................................19
3.1.3.1. Vai trò của thiết bị làm mát ...................................................................19
3.1.3.2. Phân loại thiết bị làm mát ......................................................................19
3.1.3.3. Chọn thiết bị làm mát ............................................................................20
3.1.4. Thiết bị bay hơi ............................................................................................ 21
III


3.1.4.1. Vai trò của thiết bị bay hơi ....................................................................21
3.1.4.2. Phân loại thiết bị bay hơi .......................................................................21
3.1.4.3. Chọn thiết bị bay hơi kênh micro ..........................................................22
3.1.5. Thiết bị quá lạnh...........................................................................................24
3.1.5.1. Định nghĩa quá lạnh ..............................................................................24
3.1.5.2. Các nguyên nhân quá lạnh.....................................................................24
3.1.5.3. Thiết bị quá lạnh trong hệ thống ...........................................................25
3.1.6. Van tiết lưu ...................................................................................................25
3.1.6.1. Định nghĩa van tiết lưu ..........................................................................25

3.1.6.2. Giới thiệu về van tiết lưu tay .................................................................26
3.1.6.3. Lý do sử dụng van tiết lưu tay ............................................................... 27
3.1.6.4. Chọn van tiết lưu ...................................................................................27
3.2. Xây dựng lắp đặt mơ hình thực nghiệm ............................................................. 27
3.2.1. Lắp đặt mơ hình điều hịa khơng khí CO2 có hệ thống quá lạnh. ................27
3.2.2. Các kỹ thuật và quy trình lắp đặt mơ hình ...................................................28
3.2.2.1. Kỹ thuật hàn ống đồng ..........................................................................28
3.2.2.2. Phương pháp kiểm tra độ kín các mối hàn ............................................29
3.2.2.3. Lắp đặt dàn lạnh ....................................................................................29
3.2.2.4. Lắp đặt dàn nóng ...................................................................................30
3.2.2.5. Lắp đặt van tiết lưu ................................................................................30
3.2.2.6. Lắp đặt máy nén ....................................................................................31
3.2.2.7. Thao tác nạp R744 .................................................................................31
3.2.2.8. Lắp đặp đồng hồ áp suất và sensor nhiệt độ ..........................................32
3.2.2.9. Yêu cầu an toàn .....................................................................................32
3.2.3. Mạch điện trong hệ thống ............................................................................32
3.2.3.1. Mạch động lực .......................................................................................32
3.2.3.2. Mạch điều khiển ....................................................................................33
3.2.4. Vận hành hệ thống điều hịa khơng khí CO2 ................................................36
3.2.4.1. Chuẩn bị.................................................................................................36
3.2.4.2. Các bước vận hành hệ thống .................................................................36
3.3. Các thiết bị phụ và dụng cụ đo trong hệ thống lạnh ...........................................37
3.3.1. Đồng hồ đo áp suất.......................................................................................37
3.3.2. Cảm biến nhiệt độ ........................................................................................37
3.3.3. Ampe kìm .....................................................................................................38
3.3.4. Súng đo nhiệt độ...........................................................................................39
IV


CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................41

4.1. Thực nghiệm trên thiết bị q lạnh .....................................................................41
4.1.1. Tính tốn q trình thực nghiệm trên thiết bị quá lạnh S1 ..........................41
4.1.2. Tính tốn q trình thực nghiệm trên thiết bị q lạnh S2 ..........................43
4.1.3. Kết quả so sánh thực nghiệm với tính tốn lý thuyết...................................45
4.2. Thực nghiệm trên van tiết lưu .............................................................................48
4.2.1. Tính tốn thực nghiệm q trình tiết lưu trên áp suất tới hạn ......................49
4.2.2. Ảnh hưởng của quá trình tiết lưu đến áp suất làm việc của môi chất CO2
trong hệ thống ........................................................................................................50
4.2.3. Ảnh hưởng của quá trình tiết lưu đến hoạt động của máy nén ....................51
4.2.4. Ảnh hưởng của quá trình tiết lưu đến nhiệt độ và áp suất bay hơi của môi
chất lạnh CO2 trong thiết bị bay hơi của hệ thống .................................................52
4.2.5. So sánh các kết quả thực nghiệm .................................................................53
4.2.5.1. So sánh kết quả thực nghiệm với tính tốn lý thuyết ............................ 53
4.2.5.2. So sánh các kết quả thực nghiệm trên tiết lưu .......................................54
CHƯƠNG 5: KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN ............................................................. 55
5.1. Kết luận ...............................................................................................................55
5.2. Kiến nghị.............................................................................................................55
PHỤ LỤC .....................................................................................................................59

V


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cấu tạo phân tử CO2 ......................................................................................9
Hình 2.2. Sơ đồ vùng chuyển pha của CO2 .................................................................10
Hình 2.3. Đồ thị lgp – h của CO2 ..................................................................................11
Hình 2.4. Đồ thị t-s của CO2 ........................................................................................11
Hình 2.5. Đồ thị p-h biểu diễn các trạng thái của chu trình ..........................................14
Hình 3.1. Đồ thị p-h của chu trình nén CO2 .................................................................16
Hình 3.2. Sơ đồ ngun lý của hệ thống điều hịa khơng khí CO2 có q lạnh ...........17

Hình 3.3. Máy nén Dorin CD 180H..............................................................................18
Hình 3.4. Thiết bị làm mát ............................................................................................ 20
Hình 3.5. Hệ số truyền nhiệt đối lưu và kích thước kênh .............................................22
Hình 3.6. Biến thiên nhiệt độ tại dàn bay hơi ............................................................... 23
Hình 3.7. Kích thước dàn bay hơi kênh micro.............................................................. 24
Hình 3.8. Kích thước của các thiết bị quá lạnh ............................................................. 25
Hình 3.9. Cấu tạo van tiết lưu tay .................................................................................26
Hình 3.10. Van tiết lưu trong mơ hình thí nghiệm .......................................................27
Hình 3.11. Mơ hình thực nghiệm hệ thống điều hồ khơng khí CO2 ..........................28
Hình 3.12. Mạch động lực của mơ hình thí nghiệm .....................................................33
Hình 3.13. Tủ điện điều khiển của hệ thống thí nghiệm...............................................33
Hình 3.14. Mạch điều khiển trong hệ thống mơ hình thí nghiệm.................................34
Hình 3.15. Đồng hồ đo áp suất ..................................................................................... 37
Hình 3.16. Cảm biến nhiệt độ ....................................................................................... 38
Hình 3.17. Ampe kìm ................................................................................................... 39
Hình 3.18. Súng bắn nhiệt độ ....................................................................................... 39
Hình 3.19. Camera nhiệt ............................................................................................... 40
Hình 4.1. Đồ thị p-h biểu diễn các trạng thái của chu trình trên thiết bị quá lạnh S1 .. 42
Hình 4.2. Đồ thị p-h biểu diễn các trạng thái của chu trình trên thiết bị quá lạnh S2 .. 44
Hình 4.3. Đồ thị so sánh năng suất lạnh giữa tính tốn lý thuyết với thực nghiệm...... 46
Hình 4.4. Đồ thị so sánh nhiệt độ giữa các chu trình .................................................... 47

VI


Hình 4.5. Chu trình làm việc hệ thống thực nghiệm trên van tiết lưu tại tiết diện mặt
cắt ngang 0,151mm2 và 0,06071mm2 ........................................................................... 50
Hình 4.6. Đồ thị thể hiện độ chênh áp suất làm việc của hệ thống khi thay đổi tiết
lưu .................................................................................................................................. 51
Hình 4.7. Đồ thị thể hiện sự thay đổi áp suất và cường độ dòng điện của máy nén .... 51

Hình 4.8. Đồ thể hiện mối quan hệ giữa tiết diện van tiết lưu với áp suất và nhiệt độ
bay hơi ........................................................................................................................... 52
Hình 4.9. Đồ thị kết quả so sánh năng suất lạnh, công nén và COP giữa tính tốn lý
thuyết với thực nghiệm. ................................................................................................. 53
Hình 4.10. Đồ thị kết quả so sánh năng suất lạnh, COP của hệ thống khi thay đổi tiết
diện van tiết lưu. ............................................................................................................ 54

VII


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các điều kiện và tiêu chí đánh giá môi chất lạnh R744 (CO2) .....................12
Bảng 2.2. Các thơng số trạng thái của các điểm nút tính tốn lý thuyết .......................15
Bảng 3.1. Tên và kí hiệu các khí cụ điện trong mạch điều khiển .................................34
Bảng 4.1. Thể hiện các điểm thực nghiệm đối với chu trình trên thiết bị quá lạnh S1.41
Bảng 4.2. Thông số trạng thái các điểm nút chu trình .................................................42
Bảng 4.3. Thể hiện các điểm thực nghiệm đối với chu trình trên thiết bị quá lạnh S2.43
Bảng 4.4. Thông số trạng thái của các điểm nút chu trình............................................45
Bảng 4.5. Bảng so sánh kết quả của tính tốn thực nghiệm với chu trình lý thuyết.....46
Bảng 4.6. Thông số thực nghiệm trên van tiết lưu. .......................................................48
Bảng 4.7. Thơng số thực nghiệm của chu trình CO2 trên van tiết lưu. ........................49
Bảng 4.8. Thơng số tính tốn thực nghiệm của chu trình CO2 trên van tiết lưu ........... 49
Bảng 4.9. So sánh kết quả thực nghiệm với tính tốn lý thuyết ................................... 53

VIII


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
F

Diện tích trao đổi nhiệt, m2

i

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu, W/m2K

k

Hệ số truyền nhiệt tổng, W/m2K

L

Chiều dài kênh micro, m

G

Lưu lượng khối lượng, kg/h

p

Áp suất, Pa

P

Đường kính ướt, m

N

Cơng suất, W

Q

Lượng nhiệt truyền qua thiết bị, W

q

Mật độ dòng nhiệt, W/m2

R

Nhiệt trở, m2K/W

t

Nhiệt độ, K



Đường kính tương đương kênh micro

Greek symbols


Độ nhớt động lực học, Ns/m2



Khối lượng riêng, kg/m3



Hệ số dẫn nhiệt, W/m K



Vận tốc, m/s

ε

Hiệu suất

T

Nhiệt độ chênh lệch, K

IX


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngành công nghiệp lạnh phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây đã cho ra
đời nhiều thiết bị mới với năng suất làm lạnh cao, tuy nhiên các vấn đề môi trường và
tiết kiệm năng lượng cũng trở thành mối quan tâm hàng đầu và rất được coi trọng. Việc
sử dụng các hợp chất môi chất lạnh hiện nay như CFC, HCFC hay HFC có chứa thành
phần Flo đã tác động đến sự suy giảm tầng ozone của trái đất, biến đổi khí hậu tồn cầu
và dẫn đến hiệu ứng nhà kính làm cho nhiệt độ khí quyển tăng lên. Từ những ảnh hưởng
to lớn đó các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu để ngày càng cải tiến và tìm ra những
mơi chất thân thiện hơn với môi trường hơn. Với chỉ số phá hủy tầng ozone (ODP = 0)
và chỉ số làm nóng tồn cầu rất thấp (GWP = 1) thì mơi chất CO2 đã và đang được ứng
dụng nhiều hơn trong các hệ thống lạnh nhờ những tính chất thân thiện với mơi trường

và những lợi ích mà nó mang lại. Tuy vậy mơi chất CO2 cũng có một số nhược điểm
như áp suất ngưng tụ cao, làm cho hệ thống cồng kềnh và nguy hiểm.
Để giải quyết vấn đề này, có nhiều hướng nghiên cứu được đặt ra như chế tạo
thiết bị bay hơi kênh micro, mini sử dụng môi chất CO2 để thay thế cho thiết bị bay hơi
truyền thống dùng mơi chất lạnh fluorocarbon. Nhờ đó, một mặt chúng ta đã giải quyết
được vấn đề tiết kiệm năng lượng, thiết bị nhỏ gọn, mật độ dòng nhiệt cao, hiệu quả
năng lượng được cải thiện. Đồng thời, chúng ta cũng giải quyết được vấn đề ô nhiễm
môi trường, nghĩa là giảm lượng CO2 trong khí thải và fluorocarbon trong hệ thống lạnh
đáng kể nhằm hạn chế ảnh hưởng đến môi trường. Ngồi ra một hướng nghiên cứu mới
đó là q trình quá lạnh dàn ngưng tụ và quá trình tiết lưu, hiện nay đã được nghiên cứu
và áp dụng trên nhiều hệ thống lạnh sử dụng môi chất như R134a, R600a, R1234yf... và
đã đạt được những thành công nhất định khi cho thấy được những ưu điểm so với hệ
thống lạnh truyền thống với điển hình như tăng được hệ số COP nhưng ngày nay các
nghiên cứu về lĩnh vực này trong hệ thống điều hịa khơng khí CO2 rất cịn hạn chế.
Nắm bắt được tầm quan trọng của quá trình quá lạnh cũng như những lợi ích cần
thiết trong tương lai. Nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu quá trình quá
lạnh và quá trình tiết lưu trong hệ thống điều hịa khơng khí CO2 bằng phương pháp thực
nghiệm”. Với hi vọng kết quả này sẽ góp phần bổ sung cho sự phát triển nền công nghiệp

1


điện lạnh nói chung, giúp tiết kiệm năng lượng, bảo vệ mơi trường và nâng cao hiệu suất
của chu trình, tối ưu hóa hình dạng, kích thước của hệ thống điều hịa khơng khí CO2
trong tương lai.
1.2. Nghiên cứu liên quan ngồi nước
Liên quan đến đề tài thì đã có nhiều cơng trình nghiên cứu trong và ngồi nước
về hệ thống điều hịa khơng khí CO2 cũng như q trình q lạnh được thực hiện và
đóng góp tích cực cho khoa học nhưng vẫn còn nhiều hạn chế. Sau đây là một số bài
báo được tìm hiểu làm nền tảng cơ sở dữ liệu để thực hiện nghiên cứu đề tài.

Zhao và Bansal [1] đã phát hiện ra rằng hệ số truyền nhiệt khi sơi dịng hai pha
của CO2 ở khoảng -30oC thay đổi từ 4000 đến 7500 Wm-2K-1 ở các chất lượng hơi khác
nhau. Các giá trị này thấp hơn các giá trị tương ứng khi ở nhiệt độ khoảng 0°C, nhưng
hệ số truyền nhiệt khi sơi dịng hai pha tăng cùng với chất lượng dòng hơi đến khi bay
hơi hoàn toàn. Choi cùng cộng sự [2] đã nghiên cứu các thí nghiệm được thực hiện dựa
vào q trình sôi đối lưu trong ống mini nằm ngang với môi chất CO2. Phần thử nghiệm
này được làm bằng ống thép khơng gỉ với đường kính bên trong bằng 1,5 và 3,0 mm và
có chiều dài tương ứng là 2.000 và 3.000 mm, và nó được thống nhất làm nóng bằng
cách áp dụng một dòng điện trực tiếp đến các ống. Hệ số truyền nhiệt cục bộ thu được
cho dòng nhiệt nằm trong phạm vi 20 – 40 kWm-2. Việc giảm hệ số truyền nhiệt xảy ra
ở hơi chất lượng thấp với mức tăng dòng nhiệt, lưu lượng và nhiệt độ bão hịa, và với
một ống có đường kính trong nhỏ. Hệ số truyền nhiệt thực nghiệm của CO2 cao hơn so
với R-134a khoảng ba lần. Ngoài ra Jiang cùng cộng [3] đã nghiên cứu về truyền nhiệt
đối lưu của CO2 ở áp suất siêu tới hạn trong một ống nhỏ đặt thẳng đứng và kết quả cho
thấy rằng khi hệ số Reynolds tương đối thấp (Rein ≤ 2,9x103) và dòng nhiệt thấp (ví dụ:
29,7-58,1 kW/m2 ), nhiệt độ cục bộ của vách tăng liên tục dọc theo ống giống với nhiệt
độ cục bộ của vách đối với dòng chảy lên và xuống. Tuy nhiên, đối với các dịng nhiệt
cao (ví dụ: 113 kW/m2), nhiệt độ cục bộ của vách tăng lên đầu tiên, sau đó giảm xuống
và tăng trở lại dọc theo ống, với hệ số truyền nhiệt đối lưu đối với dòng chảy xuống lớn
hơn dòng chảy trở lên. Các phân tích chỉ ra rằng đối với các ống nhỏ như thiết bị được
sử dụng trong nghiên cứu hiện tại, hiệu ứng nổi đều khá nhỏ ngay cả khi nhiệt độ gia
tăng tương đối mạnh, trong khi đó gia tốc dòng chảy do sưởi ấm cho các điều kiện này
ảnh hưởng mạnh đến sự nhiễu loạn và làm giảm sự truyền nhiệt cho dòng nhiệt cao.
2


Yun và Kim [4] cho thấy: các đặc tính truyền nhiệt khi sôi của CO2 trong các
kênh micro được khảo sát thực nghiệm bằng cách thay đổi điều kiện hoạt động và đường
kính thủy lực của các kênh micro. Hệ số truyền nhiệt trung bình của CO2 cao hơn 53%
so với R134a. Ảnh hưởng của dòng nhiệt đến hệ số truyền nhiệt CO2 nhiều hơn đáng kể

so với R134a. Khi dòng nhiệt tăng, hệ số truyền nhiệt trở nên cao hơn ở tất cả các điều
kiện kiểm tra trước khi khô. Jiang và cộng sự [5] cho rằng: Đối với số Reynolds tương
đối cao (Rein ≥4.0x103) cho cả khi dòng nhiệt thấp và cao, thì nhiệt độ cục bộ của vách
tăng đơn điệu dọc theo ống mini cho cả dòng chảy lên và xuống mà khơng có sự phân
bố nhiệt độ bất thường cũng như hiệu ứng nổi và gia tốc dịng chảy là khơng đáng kể.
Ngồi ra nhóm của ông cũng đã thành công trong việc mô phỏng số sử dụng các mơ
hình nhiễu loạn khác nhau để dự đốn chính xác sự trao đổi nhiệt đối lưu của CO2 tại áp
suất siêu tới hạn trong ống mini thẳng đứng khi số Reynolds tương đối cao và khi dòng
nhiệt q cao với mơ hình nhiễu loạn k-ε. Zhang và đồng sự [6] đã tiến hành nghiên cứu
về hệ số truyền nhiệt ngưng tụ môi chất CO2 và sự chênh áp trong thiết bị ngưng tụ kênh
mini với các ống nhẵn bóng có đường kính trong 0.9 mm và đã đưa ra kết luận rằng
nghiên cứu của Thome [7] đã được áp dụng cho hệ số truyền nhiệt ngưng tụ môi chất
CO2 trong ngưng tụ kênh mini, trong sai số tương đối ± 30%; Và nghiên cứu của Friedel
[8] có thể được áp dụng cho sự chênh áp suất của dòng hai pha CO2 trong thiết bị ngưng
tụ kênh mini, trong khoảng sai số tương đối ± 30%.
Kim cùng Bullard [9] kiểm tra và đánh giá hiệu suất nhiệt của thiết bị bay hơi
kênh micro sử dụng môi chất CO2 trong hệ thống điều hịa khơng khí. Mơ hình này đã
được phát triển dựa trên cơ sở của các phần tử hữu hạn, với việc nhấn mạnh nhiệt độ về
phía khơng khí và các q trình chuyển đổi khối lượng. Schael và Kind [10] đã nghiên
cứu về mơ hình dịng chảy và đặc tính truyền nhiệt của CO2 trong ống có cánh kênh
micro đồng thời so sánh với ống trơn. Kết quả cho thấy rằng hệ số truyền nhiệt trong
ống có cánh kênh micro là cao hơn đáng kể so với ống trơn. Hệ số truyền nhiệt tăng khi
lưu lượng khối lượng thấp (75-250 kg/m2s) nhưng lại giảm khi lưu lượng khối lượng
được tăng lên đến 500 kg/m2s. Austin và Sumathy [11] đã nghiên cứu về CO2 trong bơm
nhiệt và hệ thống lạnh, những ưu nhược điểm của môi chất CO2. Nghiên cứu với các lí
thuyết và thực nghiệm về hiệu suất và lợi ích về bơm nhiệt áp suất cao tuần hoàn sử
dụng từ đầu những năm 1990. Khi hệ thống thương mại ngày càng phát triển, hiệu suất
3

hệ thống tới hạn được cải thiện đến mức ứng dụng được cho hệ thống bơm nhiệt thông
thường. Báo cáo bắt đầu với việc tóm tắt sử dụng CO2 như một môi chất lạnh và sự khác
biệt của hệ thống lạnh áp suất trên tới hạn, sau đó chứng minh hiệu suất chu trình trên
tới hạn bằng số liệu. Nghiên cứu này sau đó sẽ trình bày một bài đánh giá nghiên cứu
về hệ thống bơm nhiệt trên tới hạn dùng mơi chất lạnh CO2, trong đó bao gồm các thành
phần hệ thống, cấu hình và sửa đổi và những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống
tổng thể như thế nào. Yun cùng cộng sự [12] đã phân tích số liệu một thiết bị trao đổi
nhiệt kênh micro bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Hệ số truyền nhiệt về phía mơi
chất lạnh và khơng khí, độ tụt áp được tính tốn bằng cách sử dụng những liên hệ có sẵn
đã phát triển cho bộ trao đổi nhiệt kênh micro. Để kiểm chứng các mơ hình hiện tại, các
phương pháp kiểm tra hiệu suất của các thiết bị trao đổi nhiệt kênh micro đã được tiến
hành ở các điều kiện thử nghiệm khác nhau với môi chất lạnh R-134a. Các mơ hình hiện
nay mang lại sự tương quan tốt với các tỉ lệ truyền nhiệt được đo, thể hiện độ lệch trung
bình là 6,8%. Hiệu suất của các thiết bị bay hơi kênh micro cho các hệ thống CO2 có thể
được cải thiện bằng cách thay đổi tốc độ dòng chảy trên từng tấm và thay đổi khoảng
cách các cánh để tăng vùng hai pha ở kênh micro. Dựa trên sự so sánh về hiệu suất của
các thiết bị trao đổi nhiệt kênh micro với các thiết bị trao đổi nhiệt ống có cánh được
thiết kế cho các hệ thống CO2 đã được xem xét rằng sự sắp xếp của vận tốc tấm và hút
gió trong bộ trao đổi nhiệt kênh micro cần phải được tối ưu hóa bằng cách xem xét kích
thước bộ trao đổi nhiệt, điều kiện khơng khí đầu ra và năng suất u cầu.
Liên quan đến quá trình quá lạnh trong các hệ thống điều hịa khơng khí Azzouzi
và cộng sự [13] đã nghiên cứu về những ảnh hưởng của quá trình quá lạnh của dàn
ngưng tụ giải nhiệt bằng khơng khí đối lưu tự nhiên cánh tản nhiệt bằng dây thép đến hệ
thống điều hịa khơng khí, nghiên cứu này cung cấp những phân tích tham số của hiệu
ứng quá lạnh đối với hệ số COP của hệ thống làm lạnh này khi sử dụng môi chất R134a,
R12 và R600a theo các tỷ số áp suất khác nhau. Nghiên cứu này đã đóng góp cho sự
phát triển của một phương pháp phân tích làm cho nó có thể dự đốn tác động của sự
quá lạnh cùng với bề mặt ngưng tụ phụ. Nghiên cứu đã cho thấy rằng COP tăng với sự
gia tăng của nhiệt độ quá lạnh cho cả ba chất làm lạnh. Trong khoảng nhiệt độ quá lạnh
từ 0°C đến 8°C, R600a thể hiện sự cải thiện tốt nhất hệ số COP và ít sử dụng bề mặt

ngưng tụ phụ hơn so với R134a. Do đó, để tạo ra một nguồn lạnh có giá trị kinh tế cao
4


chúng ta cần cân nhắc để thay thế môi chất R134a bởi R600a. Bên cạnh đó Pottker và
Hrnjak [14] đã nghiên cứu về sự tác động của quá lạnh đến các loại mơi chất lạnh trong
hệ thống có sử dụng và không sử dụng hệ thống trao đổi nhiệt bên trong (IHE). Kết quả
là đối với R134a và R1234yf COP xảy ra tối đa do kết quả của sự cân bằng giữa tăng
hiệu quả làm lạnh, do giảm nhiệt độ thốt ra của bình ngưng và tăng cơng nén riêng do
sự gia tăng áp suất ngưng tụ. Từ kết quả thí nghiệm khi khơng có bộ trao đổi nhiệt bên
trong, kết luận rằng COP của hệ thống hoạt động với R1234yf có lợi nhiều hơn từ việc
ngưng tụ quá lạnh hơn so với R134a vì sự khác biệt về tính chất nhiệt động lực. Pottker
và Hrnjak cũng đã chứng minh được các chất làm lạnh có nhiệt ẩn hóa hơi lớn thì q
trình q lạnh sẽ cho hiệu quả khơng cao. Các phân tích thực nghiệm cho R134a và
R124yf cũng xác nhận rằng sự có mặt của bộ trao đổi nhiệt bên trong làm giảm đáng kể
mức tăng COP do sự quá lạnh của thiết bị ngưng tụ, vì cả hai cải tiến sẽ cạnh tranh để
giảm tổn thất tiết lưu. Nghiên cứu đã chứng minh rằng nếu khơng có bộ trao đổi nhiệt
bên trong, cải thiện COP tối đa do quá lạnh dàn ngưng bằng 18% so với 9% đối với hệ
thống có trao đổi nhiệt bên trong. Một hệ thống có trao đổi nhiệt bên trong có thể làm
giảm nhẹ ảnh hưởng của việc quá lạnh dàn ngưng. Bên cạnh sự can thiệp giữa hệ thống
có trao đổi nhiệt bên trong và quá lạnh của dàn ngưng, việc sử dụng cả hai đồng thời
vẫn mang lại cho hệ thống điều hịa khơng khí hiệu quả hơn, đặc biệt là cho R1234yf.
Về ảnh hưởng của quá lạnh đến hiệu quả làm việc của hệ thống lạnh và sự tàn phá exergy
đã được Min-Hsiung Yang và Rong-Hua Yeh [15] nghiên cứu và đưa ra những nhận
xét:
1. Độ quá lạnh tối ưu cho hệ thống làm lạnh nén hơi từ 2°C÷6°C để tiết kiệm
chi phí ban đầu và từ 4°C ÷ 7°C cho tổng số sự phá hủy exergy đối với R134a,
R22, R410A và R717.
2. Giảm nhiệt độ bốc hơi và tăng nhiệt độ ngưng tụ làm tăng giá trị cực đại của
γ. Mức độ quá lạnh tối ưu cho γ cực đại sẽ bị ảnh hưởng mạnh bởi nhiệt độ

ngưng tụ, nhưng nó gần như độc lập với nhiệt độ bốc hơi.
3. Nhiệt độ thấp của nước làm mát trong bình ngưng sẽ làm cải thiện đáng kể
hiệu quả hoạt động, truyền nhiệt, sự phá huỷ exergy và mở rộng mức độ tối
ưu cho việc quá lạnh trong hệ thống làm lạnh nén khí.

5


Pottker và Hrnjak [16] đã nghiên cứu về tác động của hiện tượng quá lạnh ở thiết
bị ngưng tụ đến hoạt động của hệ thống lạnh và đã chỉ ra rằng sự gia tăng áp suất ngưng
tụ có liên quan đến sự giảm chênh lệch nhiệt độ môi chất lạnh và hệ số truyền nhiệt của
chất làm lạnh một khi vùng hai pha trong thiết bị ngưng tụ thu nhỏ để thích ứng với
vùng lỏng quá lạnh. Bài báo này cũng cho thấy các tính chất nhiệt động liên quan đến
sự gia tăng tương đối của hiệu quả làm lạnh, ví dụ nhiệt dung riêng của mơi chất dạng
lỏng và nhiệt ẩn của môi chất dạng hơi, là hai nhân tố chiếm ưu thế để xác định sự cải
thiện COP tối đa khi dùng quá lạnh. Các chất làm lạnh có nhiệt ẩn hóa hơi lớn, như
R717 và R718, khi sử dụng thiết bị ngưng tụ có quá lạnh thường không cho hiệu quả
cao. Đối với một hệ thống điều hịa điển hình, các kết quả mơ phỏng chỉ ra rằng R1234yf
sẽ cho hiệu quả cao nhất từ việc quá lạnh ở dàn ngưng so với R410A, R134a và R717
do nhiệt ẩn hóa hơi nhỏ hơn. Ở điều kiện nhiệt độ thấp hơn mơi chất dưới tới hạn như
R744 có thể có tiềm năng cải thiện COP tốt hơn khi dùng quá lạnh so với R410A và
R717.
Ma cùng cộng sự [17] đã nghiên cứu thí nghiệm về hệ số làm lạnh của van điện
từ. Trong nghiên cứu này đã nêu lên những yếu tố ảnh hưởng đến hệ số lưu lượng môi
chất lạnh của van điện từ, tạo cơ sở lý luận cho việc thiết kế van tiết lưu sử dụng trong
hệ thống làm lạnh. Qua nhiều thí nghiệm, sử dụng nhiều loại mơi chất lạnh khác nhau,
các phân tích lý thuyết đã được thực hiện, nhiều kết quả thu được qua sự đóng/mở van,
giảm áp suất, lưu lượng đầu vào, khối lượng đầu ra, cụ thể là nửa đầu van và nửa sau
van. Nhiều kết quả đã được thu thập, và kết quả cho thấy sai lệch trong khoảng từ -6,5%
đến 6,5%, cơng thức này có thể áp dụng trong việc thiết kế van tiết lưu dùng cho hệ

thống lạnh và hệ thống điều hịa khơng khí để nâng cao hiệu suất và giảm chi phí.
Zhou và Zhang [18] cũng đã phân tích nhiệt độ ngưng tụ của hệ thống làm lạnh
với van tiết lưu điện từ, ở phương pháp này nhằm xác định điểm đặt van tiết lưu, điểm
đặt này được đặt cố định trong hệ thống lạnh và dựa trên lưu lượng của van tiết lưu điện
từ cài đặt quá trình mở và giảm áp suất. Thực nghiệm này tạo cơ hội hạ thấp nhiệt độ
ngưng tụ bằng cách mở van để tăng hiệu suất làm lạnh và duy trì khả năng làm lạnh theo
thơng số đã thiết kế. Bài báo cho rằng, lợi ích của phương pháp này bao gồm: công suất
hoạt động của van điện từ được sử dụng hoàn toàn, hệ thống làm lạnh sẽ hoạt động ở áp

6


suất ngưng tụ thấp hơn và điện năng tiêu thụ của máy nén giảm, do đó sẽ cải thiện hiệu
quả hệ thống.
Joshi cùng cộng sự [19] cũng đã nghiên cứu và đánh giá hiệu suất nhiều loại van
tiết lưu khác nhau trong hệ thống làm lạnh, trong bài báo các tác động của van tiết lưu
được tập trung phân tích, được thử nghiệm với nhiều môi chất lạnh khác nhau như R22,
R12, R407C và R744 trong hệ thống lạnh sử dụng máy nén. Các số liệu tổng quan thu
được từ quá trình thực nghiệm, van tiết lưu ở tiết diện cố định và van tiết lưu có thay đổi
tiết diện và so sánh giữa hai q trình này. Đặc tính làm việc của van, công suất làm
lạnh, điện năng tiêu thụ của máy nén, lưu lượng môi chất và hệ số COP được tập trung
phân tích. Qua bài báo, việc sử dụng van tiết lưu điện tử cung cấp hoạt động ổng định
hơn, đường kính và số vịng ống mao cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống. Khi
sử dụng khí CO2 sẽ mang lại hiệu năng tốt hơn.
1.3. Nghiên cứu liên quan trong nước
Các đặc tính truyền nhiệt của thiết bị bay hơi kênh micro dùng môi chất CO2 đã
được nghiên cứu bởi Trung và Hiếu [20] bằng phương pháp mô phỏng số COMSOL
phiên bản 4.3b qua đề tài NCKH cấp trường trọng điểm 2015. Tổn thất áp suất qua thiết
bị bay hơi kênh micro là không đáng kể từ 38.164 bar xuống 38 bar. Cũng trong điều
kiện mô phỏng, thiết bị trao đổi nhiệt kênh micro dùng môi chất CO2 với nhiệt độ đầu

CO2 vào không đổi ở 5oC và vận tốc gió tăng từ 2 đến 5 m/s thì nhiệt độ CO2 tăng. Tuy
nhiên, khi lưu lượng CO2 thay đổi từ 1,6 đến 3,2 g/s thì nhiệt độ đầu ra của CO2 trong
trường hợp 1,6 g/s cao hơn giá trị thu được trong trường hợp 3,2 g/s.
Từ những nghiên cứu trong và ngoài nước trên đây chúng ta đã có được một cái
nhìn chung tương đối tổng quát về hệ thống lạnh CO2. Tuy nhiên, quá trình q lạnh và
tiết lưu trong hệ thống điều hịa khơng khí CO2 chưa được tường minh. Do vậy, việc
nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu quá trình quá lạnh và q trình tiết lưu trong hệ
thống điều hịa khơng khí CO2 bằng phương pháp thực nghiệm” là hết sức cần thiết.
1.4. Mục đích đề tài
Đề tài này tập trung nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của quá trình quá lạnh,
và q trình tiết lưu đến hệ thống điều hịa khơng khí dùng mơi chất CO2. Thực hiện q
trình tính tốn, xác định các thơng số điểm nút của chu trình. Từ đó sử dụng các số liệu
này để tính tốn ra năng suất lạnh, cơng nén và COP của hệ thống.
7


1.5. Giới hạn đề tài
Vì thời gian làm đề tài có hạn, trang thiết bị cịn hạn chế nên nhóm chúng em chỉ
tập trung nghiên cứu đề tài trong một phạm vi có giới hạn cụ thể là chỉ thực nghiệm trên
hệ thống có cơng suất 1HP, hệ thống điều hịa khơng khí chạy trên tới hạn và chỉ nghiên
cứu các thơng số phía gas lạnh.
1.6. Phương pháp nghiên cứu
 Tổng quan các tài liệu liên quan
 Tính tốn lý thuyết
 Thực nghiệm kiểm chứng kết quả

8