Tài liệu Thiết bị lạnh dùng năng lượng mặt trời doc

4.7. THIÃÚT BË LẢNH DNG NÀNG LỈÅÜNG MÀÛT
TRÅÌI

Trong säú nhỉỵng ỉïng dủng ca nàng lỉåüng màût tråìi thç lm lảnh
v âiãưu ho khäng khê l ỉïng dủng háúp dáùn nháút vç nåi no khê háûu
nọng nháút thç nåi âọ cọ nhu cáưu vãư lm lảnh låïn nháút, âàûc biãût l åí
nhỉỵng vng xa xäi
hẹo lạnh thüc cạc
nỉåïc âang phạt triãøn
khäng cọ lỉåïi âiãûn
qúc gia v giạ nhiãn
liãûu quạ âàõt so våïi thu
nháûp trung bçnh ca
ngỉåìi dán. Våïi cạc
mạy lảnh lm viãûc
nhåì Pin màût tråìi
(photovoltaic) l
thûn tiãûn nháút (hçnh
4.104), nhỉng trong
giai âoản hiãûn nay giạ thnh Pin màût tråìi cn quạ cao. Ngoi ra cạc hãû
thäúng lả
nh cn âỉåüc sỉí dủng nàng lỉåüng màût tråìi dỉåïi dảng nhiãût nàng
âãø chảy mạy lảnh háúp thủ, loải thiãút bë ny ngy cng âỉåüc ỉïng dủng
nhiãưu trong thỉûc tãú, tuy nhiãn hiãûn nay cạc hãû thäúng ny váùn chỉa
âỉåüc thỉång mải họa v sỉí dủng räüng ri vç giạ thnh cn ráút cao hiãûu
sút cn tháúp nãn diãûn têch làõp âàût bäü thu cáưn ráút låïn chỉa ph håüp våïi
u cáưu thỉûc tãú. Â cọ mäüt säú nh khoa hc nghiãn cỉïu täúi ỉu hoạ bäü
thu nàng lỉåüng màût tråìi kiãøu häüp phàóng mng cäú âënh cọ gỉång phn
xả âãø ỉïng dủng trong k thût lảnh (hçnh 4.63), våïi loải bäü
thu ny cọ

Hçnh 4.104. T lảnh dng Pin màût tråìi
.


169

thóứ taỷo õổồỹc nhióỷt õọỹ cao õóứ cỏỳp nhióỷt cho maùy laỷnh hỏỳp thuỷ, nhổng
dióỷn tờch mỷt bũng cỏửn lừp õỷt hóỷ thọỳng cỏửn phaới rọỹng.
Maùy laỷnh hỏỳp thuỷ sổớ duỷng nng lổồỹng mỷt trồỡi thổồỡng coù hai
loaỷi: Maùy laỷnh hỏỳp phuỷ rừn, tổùc laỡ duỡng chỏỳt hỏỳp phuỷ rừn nhổ Than
hoaỷt tờnh, Silicagel ... ; Maùy laỷnh hỏỳp thuỷ duỡng caùc cỷp mọi chỏỳt hỏỳp
thuỷ loớng nhổ Amọniừc - Nổồùc, Nổồùc - Brọmuality ...

4.7.1. Maùy laỷnh hỏỳp phuỷ rừn duỡng nng lổồỹng mỷt trồỡi
ọỳi vồùi maùy laỷnh hỏỳp phuỷ thỗ vióỷc lổỷa choỹn vỏỷt lióỷu laỡm chỏỳt hỏỳp
phuỷ vaỡ mọi chỏỳt laỷnh laỡm chỏỳt bở hỏỳp phuỷ laỡ rỏỳt quan troỹng. Vỏỷt lióỷu
hỏỳp phuỷ thổồỡng laỡ caùc loaỷi vỏỷt lióỷu daỷng haỷt tổỡ 6 õóỳn 12 mm, coù õọỹ
rọựng lồùn õổồỹc hỗnh thaỡnh do caùc maỷch mao quaớn li ti nũm bón trong
khọỳi vỏỷt lióỷu. ổồỡng kờnh cuớa mao quaớn chố lồùn hồn mọỹt sọỳ ờt lỏửn
õổồỡng kờnh phỏn tổớ cuớa chỏỳt bở hỏỳp phuỷ thỗ vỏỷt lióỷu mồùi coù taùc duỷng
tọỳt. Do chổùa nhióửu mao quaớn nón bóử mỷt tióỳp xuùc cuớa vỏỷt lióỷu rỏỳ
t lồùn.
Vờ duỷ nhổ than hoaỷt tờnh coù bóử mỷt hióứu quaớ lón õóỳn 1500m
2
/g. Ngoaỡi
bóử mỷt tióỳp xuùc ra, vỏỷt lióỷu hỏỳp phuỷ coỡn coù mọỹt sọỳ tờnh chỏỳt hoaù hoỹc
cỏửn thióỳt tuyỡ thuọỹc vaỡo thaỡnh phỏửn hoaù hoỹc cuớa chuùng. Vờ duỷ nhổ than

hoaỷt tờnh coù aùi lổỷc rỏỳt maỷnh vồùi hydrocacbon, trong luùc silicagel laỷi coù
tờnh chỏỳt huùt nổồùc rỏỳt maỷnh. Than hoaỷt tờnh vaỡ caớ silicagel õóửu coù khaớ
nng họửi phuỷc tọỳt.Vỏỷt lióỷu hỏỳp phuỷ cỏửn õaùp ổùng caùc yóu cỏửu:
+ Coù khaớ nng hỏỳp phuỷ cao tổùc laỡ huùt õổồỹc mọỹt lổồỹng lồùn caùc khờ cỏửn
khổớ tổỡ pha khờ.
+ Phaỷm vi hỏỳp phuỷ rọỹng, khổớ õổồỹc nhióửu loaỷi khờ khaùc nhau.
+ Coù õọỹ bóửn cồ hoỹc cỏử
n thióỳt.
+ Coù khaớ nng hoaỡn nguyón dóự daỡng.
+ Giaù thaỡnh reớ.
Hióỷn nay coù hai loaỷi vỏỷt lióỷu hỏỳp phuỷ phọứ bióỳn laỡ Than hoaỷt tờnh
vaỡ Silicagel
Than hoaỷt tờnh

170

Nguyón lióỷu õóứ laỡm than hoaỷt tờnh laỡ nhổợng vỏỷt coù chổùa caùcbon nhổ
gọự, than buỡn, xổồng õọỹng vỏỷt. Than hoaỷt tờnh laỡ mọỹt chỏỳt hỏỳp phuỷ rỏỳt
tọỳt, noù õổồỹc ổùng duỷng chuớ yóỳu trong vióỷc thu họửi caùc dung mọi hổợu cồ
vaỡ õóứ laỡm saỷch khờ. Nhổồỹc õióứm cuớa than hoaỷt tờnh laỡ dóự chaùy ồớ nhióỷt
õọỹ cao, thổồỡng khọng õổồỹc duỡng than ồớ nhióỷt õọỹ lồùn hồn 200
0
C. óứ
khừc phuỷc nhổồỹc õióứm õoù, ngổồỡi ta thổồỡng trọỹn silicagel vồùi than hoaỷt
tờnh nhổng õióửu õoù laỷi giaớm hoaỷt tờnh cuớa than. Vồùi õỷc tờnh vóử õổồỡng
kờnh mao quaớn than hoaỷt tờnh thổồỡng coù thóứ hỏỳp thuỷ caùc chỏỳt sau õỏy:
- Hồi axờt, Metanol , benzen, toluen etylaxetat vồùi mổùc õọỹ hỏỳp phuỷ
bũng 50% troỹng lổồỹng baớn thỏn.
- Axeton ,acrolein ,Cl , H
2

S vồùi mổùc õọỹ 10 õóỳn 25%.
- CO2 , etylen : mổùc õọỹ thỏỳp.
Silicagel
Silicagel laỡ axit silic kóỳt tuớa khi cho taùc duỷng vồùi H
2
SO
4
hay HCl
hay laỡ muọỳi cuớa chuùng vồùi silicat natri, kóỳt tuớa õoù õem rổớa saỷch vaỡ sỏỳy
ồớ nhióỷt õọỹ 115 õóỳn 130
0
C, õóỳn õọỹ ỏứm 5 ữ 7%. Silicagel õổồỹc ổùng duỷng
ồớ daỷng haỷt coù kờch thổồùc tổỡ 0,2 õóỳn 0,7mm. Bóử mỷt hỏỳp phuỷ õaỷt õóỳn
600m
2
/g. ặẽng duỷng chuớ yóỳu cuớa Silicagel laỡ õóứ sỏỳy khờ (huùt hồi nổồùc
trong họựn hồỹp khờ).
Baớng 4.7 Caùc sọỳ lióỷu kyợ thuỏỷt cuớa caùc chỏỳt hỏỳp phuỷ thọng duỷng.
Vỏỷt lióỷu
Khọỳi lổồỹng
õồn vở õọứ
õọỳng,
kg/m
2
ổồỡng kờnh
lọự rọựng, m
Thóứ tờch lọự
rọựng tọứng
cọỹng, cm
3

/g
Bóử mỷt lọự
rọựng ,
m
2
/g
Than
hoaỷt tờnh
380 ữ 600
(20 ữ 40).10
-
10
0,6 ữ 0,8
500 ữ
1500
Silicagel
400 ữ 900
(30 ữ
200).10
-10
~ 0,4 200 ữ 600
Alumoge
l
1000 90.10
-10
0,39 175

171

Cháút bë háúp phủ thỉåìng dng l Metanol. Metanol (CH

3
OH) l
rỉåüu metylic khäng mu, ráút âäüc, dãù chạy, pha våïi nỉïåc thnh dung
dëch cọ mi cäưn, âỉåüc sn sút bàòng phỉång phạp täøng håüp xục tạc åí
ạp sút cao (250bar, 380
0
C) tỉì cacbon monộxit v hydro.
- Ỉu âiãøm: khäng àn mn kim loải chãú tảo mạy.
- Nhỉåüc âiãøm: âàõt tiãưn, dãù bay håi, täøn tháút vo khäng khê khi hãû
thäúng khäng hoảt âäüng v dãù chạy, näø cng nhỉ nhiãưu trỉåìng håüp cọ
tênh cháút âäüc hải.
Trong mạy lảnh háúp phủ dng nàng lỉåüng Màût tråìi ngỉåìi ta
thỉåìng dng nháút l càûp váût liãûu - mäi cháút Than hoảt tênh - Metanol.

Cáúu tảo thiãút bë mạy lảnh háúp phủ

Hçnh 4.105 l hãû thäúng mạy lảnh háúp thủ dng cháút háúp phủ ràõn
kiãøu giạn tiãúp (nàng lỉåüng màût tråìi cáúp nhiãût cho mäi cháút trung gian
l nỉåïc v nỉåïc nọng cáúp nhiãût cho bäü háúp thủ). Täø håüp hãû thäúng gäưm
172
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11

Hçnh 4.105. Så âäư ngun l hãû thäúng mạy lảnh háúp phủ ràõn NLMT
1- Bỉïc xả màût tråìi 2- Bäü thu NLMT 3- Âỉåìng láúy nỉåïc nọng
4- Bäü háúp thủ 5- Nỉåïc lảnh vo 6- Van chàûn
7- Bäü pháûn ngỉng tủ 8- Bưng lảnh 9- Dn lảnh
10- Bçnh chỉïa 11- Bçnh nỉåïc nọng


2 hãû thäúng âun nỉåïc v hãû thäúng lm lảnh kiãøu háúp thủ ghẹp våïi nhau.
Hãû thäúng cung cáúp nỉåïc nọng dng nàng lỉåüng màût tråìi åí âáy dng
collector kiãøu äúng cọ gỉång parbolic phn xả âãø nỉåïc nọng thu âỉåüc
âảt âãún nhiãût âäü 80
0
C âãún 90
0
C. Cháút háúp phủ l Than hoảt tênh v
Mäi cháút lảnh l Methanol.
Ngun l hoảt âäüng
Collector (2) háúp thủ nàng lỉåüng màût tråìi lm nọng nỉåïc. Nhiãût
âäü nỉåïc trong bçnh chỉïa nỉåïc nọng (11) tàng lãn v lm tàng nhiãût âäü
ca thiãút bë háúp thủ (4). Nhiãût âäü mäi cháút trong bäü háúp thủ tàng lãn
âãún nhiãût âäü T
g1
(nhiãût âäü bàõt âáưu bäúc håi ca mäi cháút lảnh ca cháút
háúp thủ) v lm cho ạp sút trong hãû thäúng tàng âãún ạp sút ngỉng tủ
p
k
. Khi âọ håi mäi cháút thoạt ra âỉåüc ngỉng tủ lải åí bäü pháûn ngỉng tủ
(7) v âỉåüc dáùn vãư pháưn chỉïa lng mäi cháút (10). Nhiãût âäü ca nỉåïc

v bäü pháûn háúp thủ tiãúp tủc tàng lãn do nháûn nhiãût tỉì bỉïc xả màût tråìi
v âảt dãún nhiãût âäü cỉûc âải T
g2
khong 80
0
C âãún 90
0
C. Nỉåïc nọng
trong bçnh chỉïa âỉåüc dáùn âi sỉí dủng vo ban âãm hồûc dáùn âãún 1 bçnh
chỉïa khạc khi mn lam lanh, nỉåïc trong bçnh chỉïa (11) âỉåüc bäø sung
ngưn nỉåïc lảnh bãn ngoi, nỉåïc lảnh âỉåüc dáùn vo v lm lảnh bäü
pháûn háúp thủ. Nhiãût âäü bäü pháûn háúp thủ gim xúng mäüt cạch âäüt ngäüt
tỉì T
g2
âãún T
a1
, ạp sút mäi cháút trong bäü háúp thủ gim xúng âãún ạp
sút bay håi p
0
, quạ trçnh bay håi ca mäi cháút xy ra v nỉåïc âạ s
âỉåüc tảo thnh trong bäü pháûn lm lảnh. Do quạ trçnh lm lảnh bäü pháûn
háúp thủ v hån nỉỵa do quạ trçnh háúp thủ cọ thi ra mäüt lỉåüng nhiãût nãn
nhiãût âäü nỉåïc lảnh trong bçnh chỉïa s tàng lãn tỉì T
0
âãún T
a2
, tuy nhiãn
lỉåüng nhiãût ny khäng nh hỉåíng nhiãưu âãún quạ trçnh háúp thủ v nọ cọ
thãø täút hån âäúi våïi cạc thiãút bë háúp thủ lm mạt kiãøu âäúi lỉu tỉû nhiãn
bçnh thỉåìng do vng tưn hon ngỉåüc ca bäü thu xy ra lm cho nỉåïc

ca bçnh chỉïa âỉåüc lm mạt. Quạ trçnh lm lảnh s tiãúp tủc xy ra
trong sút âãm cho âãún khi collector cọ thãø nháûn nhiãût tỉì bỉïc xả màût
tråìi vo ngy häm sau. Chu trçnh cỉï làûp lải nhỉ váûy.

173

Chu trỗnh nhióỷt
õọỹng cuớa maùy laỷnh coù
thóứ bióứu dióựn trón õọử
thở p-T nhổ hỗnh 4.106.

1
2
4
3
P
T
Ta1
Tg1
Ta2
Po
Pk
Tg2

Hỗnh 4.106. ọử thở p -T.

Giai õoaỷn 1: 1 - 2 Cỏỳp
nhióỷt õúng khọỳi lổồỹng
Nhióỷt õọỹ vaỡ aùp suỏỳt
cuớa hóỷ thọỳng tng do

nhỏỷn nhióỷt tổỡ bọỹ hỏỳp
thuỷ.
Giai õoaỷn 2: 2 - 3 Nhaớ
mọi chỏỳt vaỡ ngổng tuỷ
Metanol bừt õỏửu taùch ra khoới than hoaỷt tờnh vaỡ ngổng tuỷ trong thióỳt bở
ngổng tuỷ rọửi chaớy xuọỳng bỗnh chổùa.
Giai õoaỷn 3: 3 - 4 Laỡm maùt õúng khọỳi lổồỹng
Bổùc xaỷ mỷt trồỡi giaớm, bọỹ hỏỳp thuỷ õổồỹc laỡm maùt nhồỡ nổồùc laỷnh. Nhióỷt
õọỹ vaỡ aùp suỏỳt cuớa hóỷ thọỳng giaớm.
Giai õoaỷn 4: 4 - 1 Bay hồi vaỡ Hỏỳp phuỷ.
Mọi chỏỳt bay hồi trong thióỳt bở bay hồi nhỏỷn nhióỷt cuớ
a nổồùc cỏửn laỡm õaù
vaỡ bở huùt vóử than hoaỷt tờnh trong bọỹ hỏỳp thuỷ.
Tờnh nhióỷt cho daỡn bay hồi
Tờnh nhióỷt thióỳt bở bay hồi laỡ tờnh toaùn cọng suỏỳt laỷnh cỏửn thióỳt
cung cỏỳp cho daỡn bay hồi vaỡ lổồỹng mọi chỏỳt cỏửn thióỳt phaới naỷp vaỡo hóỷ
thọỳng.
Cọng suỏỳt laỷnh cuớa thióỳt bở bay hồi õổồỹc xaùc õởnh bũng cọng thổùc:
Q = Q
1
+ Q
2
, [W]
(4.81)

Trong õoù
Q
1
- doỡng nhióỷt tọứn thỏỳt qua kóỳt cỏỳu bao che cuớa thióỳt bở, [W]
Q

2
- doỡng nhióỷt do õọng õaù vaỡ laỡm laỷnh khuọn (nóỳu hóỷ thọỳng
laỡm õaù), [W]

174

Doỡng nhióỷt õi qua kóỳt cỏỳu bao che Q
1
Q
1
bao gọửm caớ tọứn thỏỳt nhióỷt do dỏựn nhióỷt õọỳi lổu vaỡ bổùc xaỷ. ớ
õỏy tọứn thỏỳt do bổùc xaỷ bũng 0 vỗ quaù trỗnh laỡm laỷnh chố dióựn ra khi trồỡi
lỷn. Do vỏỷy tọứn thỏỳt nhióỷt qua kóỳt cỏỳu bao che õổồỹc tờnh theo cọng
thổùc cuớa õọỳi lổ:
Q
1
= K . F . t, [W]
(4.82)

Trong õoù k - hóỷ sọỳ truyóửn nhióỷt cuớa kóỳt cỏỳu, [W/m
2
K]
F - Dióỷn tờch cuớa kóỳt cỏỳu, [m
2
] .
t - ọỹ chónh nhióỷt õọỹ giổợa mọi trổồỡng bón ngoaỡi vaỡ bón trong.
Tọứn thỏỳt nhióỷt do laỡm õọng õaù vaỡ laỡm laỷnh khuọn Q
2
Q
2

= Q
õ
+ Q
kh
=

0
q
G
+
( )

21 kkkh
ttC
M


, [W]
(4.83)

Trong õoù: Q
õ
- tọứn thỏỳt nhióỷt do laỡm õọng õaù, [W]
Q
kh
- tọứn thỏỳt nhióỷt do laỡm laỷnh khuọn, [W]
G - nng suỏỳt laỡm õaù, [kg]


- thồỡi gian laỡm õọng õaù, [s]

q
0
- nhióỷt lổồỹng cỏửn laỡm laỷnh 1 kg nổồùc tổỡ nhióỷt õọỹ ban
õỏửu õóỳn khi õọng õaù hoaỡn toaỡn, [J/kg]
M - tọứng khọỳi lổồỹng khuọn, [kg]
C
kh
- nhióỷt dung rióng cuớa khuọn, [J/kg]
t
k1
- nhióỷt õọỹ khuọn luùc ban õỏửu
t
k2
- nhióỷt õọỹ khuọn luùc õaù õaợ hoaỡn thióỷn lỏỳy -13
0
C.
Vỏỷy nng suỏỳt laỷnh cuớa hóỷ thọỳng coù thóứ xaùc õởnh bũng cọng
thổùc:

,
.
0
b
Qk
Q =
[W]
(4.84)

Trong õoù:
k - hóỷ sọỳ tờnh õóỳn tọứn thỏỳt trón õổồỡng ọỳng vaỡ thióỳt bở hóỷ thọỳng. Hóỷ

sọỳ naỡy õọỳi vồùi hóỷ thọỳng laỡm laỷnh trổỷc tióỳp phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ bay
hồi cuớa mọi chỏỳt, vồùi t
0
= -15 choỹn k = 1,05.

175

b - hóỷ sọỳ thồỡi gian laỡm vióỷc. ọỳi vồùi hóỷ thọỳng laỷnh nhoớ choỹn b = 0,7
Nhióỷt lổồỹng cỏửn thióỳt õóứ cung cỏỳp cho daỡn bay hồi trong suọỳt
thồỡi gian laỡm vióỷc cuớa hóỷ thọỳng:
Q = Q
0
. , [J] (4.85)
Tổỡ õoù ta coù thóứ suy ra lổồỹng Methanol cỏửn cung cỏỳp laỡ:

,
'
r
Q
M
mc
=
[kg]
(4.86)

trong õoù, r - nhióỷt ỏứn hoaù hồi cuớa Methanol, [J/kg]
Tờnh toaùn thióỳt bở ngổng tuỷ

Nhióỷt õọỹ ngổng tuỷ phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ mọi trổồỡng laỡm maùt
cuớa thióỳt bở ngổng tuỷ. Muỷc õờch cuớa hóỷ thọỳng laỡ khọng phaới tọỳn thóm

nguọửn nng lổồỹng ngoaỡi nón choỹn thióỳt bở bay hồi laỡ daỡn ngổng giaới
nhióỷt bũng gioù tổỷ nhión.
Do õoù hióỷu nhióỷt õọỹ ngổng tuỷ t
k
giổợa mọi chỏỳt laỷnh ngổng tuỷ
vaỡ khọng khờ choỹn: t
k
= t
k
- t
mt
= 15
0
C
Dióỷn tờch trao õọứi nhióỷt cuớa thióỳt bở ngổng tuỷ coù thóứ tờch theo
cọng thổùc:

tk
Q
F
k

=
.
, [m
2
]
(4.87)

Trong õoù: Q

k
- phuỷ taới nhióỷt cuớa thióỳt bở ngổng tuỷ.
vồùi hóỷ thọỳng naỡy ta lỏỳy Q
k
= Q
0
, [W]
k - hóỷ sọỳ truyóửn nhióỷt, choỹn k = 30 W/m
2
K
F - dióỷn tờch bóử mỷt trao õọứi nhióỷt cuớa daỡn ngổng, [m
2
]
Tờnh toaùn quaù trỗnh hỏỳp phuỷ
Theo lờ thuyóỳt cuớa Eucken vaỡ Poljani, ngổồỡi ta coù thóứ tờnh õổồỹc
õúng nhióỷt hỏỳp phuỷ cuớa hồi ồớ nhióỷt õọỹ T
2
nóỳu õaợ bióỳt õúng nhióỷt hỏỳp
phuỷ cuớa mọỹt thaỡnh phỏửn hồi bỏỳt kyỡ ồớ nhióỷt õọỹ T
1
. ổồỡng hỏỳp phuỷ õúng
nhióỷt hỏỳp phuỷ õổồỹc bióứu thở theo õọử thở p-a.
Tờnh tung õọỹ a:

176