Nghiên cứu nâng cao hệ thống làm lạnh của hệ thống điều hòa không khí bằng cách sử dụng bộ tách hơi

TĨM TẮT
Luận văn này trình bày về kết quả cải thiện hệ số làm lạnh (COP) của máy điều
hịa khơng khí hai khối có cơng suất 9000 Btu/h. Máy điều hịa khơng khí này sử dụng
R410A làm mơi chất lạnh. COP được cải thiện bằng cách sử dụng một thiết bị tách hơi
để cải tiến trong hệ thống. Hệ thống được thiết kế để hoạt động trong hai trường hợp.
Trường hợp đầu tiên, hỗn hợp bão hịa ẩm của mơi chất lạnh ở áp suất thấp đi qua tiết
lưu (sử dụng ống mao) và đi vào bộ tách hơi. Trường hợp thứ hai là nó trực tiếp đi vào
thiết bị bay hơi. Cả hai trường hợp đã được thử nghiệm trong cùng một tải nhiệt và điều
kiện ngoài trời. Phương thức kiểm chứng được thực hiện ở cùng nhiệt độ ngồi trời và
trong phịng với các điều kiện vận hành khác nhau. Kết quả cho thấy mức tiêu thụ điện
năng giảm từ 5,9 % đến 10,2 % và hệ số làm lạnh thực tế (COP) tăng từ 6,54 % đến
11,36 %. Bên cạnh đó, độ giảm áp suất giảm của phía hạ áp, nhiệt độ bay hơi, áp suất
ngưng tụ và độ khô được tách ra cho hai trường hợp cũng được trình bày. Kết quả thí
nghiệm đã cho thấy tính khả thi của một thiết bị tách hơi có thể được áp dụng trong các
hệ thống điều hịa khơng khí.


ABSTRACT
This thesis presented the results of improvement on the Coefficient of
Performance (COP) of split air–conditioner which the cooling capacity of 9000 Btu/h.
This air–conditioner uses R410A as the refrigerant. COP is improved by using an
innovative separated–vapor device (flash chamber) in the system. The system is
designed to operate in two cases. The first case, the saturated refrigerant mixture (the
liquid and flash gas) at the low pressure passes through the expansion valve (using the
capillary tube) and enters the flash chamber. The second case is that it directly enters to
the evaporator. Both cases were experimented in the same heating load and
environmental condition. The procedure of investigation was implemented in the same
temperature in outdoor and indoor, with different the operation conditions. The results
show that the power consumption reduces from 5.9 % to 10.2 % and the actual
coefficient of performance (COP) increases from 6.54 % to 11.36 %. Besides that, the
pressure drop of the low pressure side, the evaporation temperature, the condensation

pressure, and the vapor quality for two cases were also presented. The experimental
results were reported to show the feasibility of an innovative separated–vapor device
which can be applied in air–conditioning systems.


MỤC LỤC
LÝ LỊCH KHOA HỌC................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 2
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. 3
TÓM TẮT....................................................................................................................... 4
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 12
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ......................................................................................... 13
1.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước ...................................................................... 13
1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................................... 23
1. 3. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................... 23
1.4. Mục tiêu đề tài .................................................................................................... 23
1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ..................................................................... 23
1.6. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 24
1.7. Kế hoạch thực hiện............................................................................................. 24
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................ 25
2.1. Lý thuyết truyền nhiệt ........................................................................................ 25
2.1.1 Trao đổi nhiệt đối lưu ................................................................................... 25
2.1.2 Truyền nhiệt qua vách trụ một lớp................................................................ 25
2.1.3 Dẫn nhiệt qua cánh thẳng có tiết diện không đổi ......................................... 26
2.1.4 Lý thuyết truyền nhiệt với pha biến đổi ........................................................ 26
2.2. Cơ sở lý thuyết điều hòa khơng khí ................................................................... 27
2.2.1 Lý thuyết về làm lạnh khơng khí .................................................................. 27
2.2.2 Lý thuyết về khơng khí ẩm ........................................................................... 27
2.2.3. Xác định lượng nhiệt thừa ........................................................................... 27
2.2.4. Xác định lượng ẩm thừa .............................................................................. 28

2.2.5. Kiểm tra đọng sương trên vách .................................................................... 29
2.3. Lý thuyết về chu trình lạnh ................................................................................ 29
CHƯƠNG III. TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM ........... 33
3.1. Tính tốn hệ thống điều hịa khơng khí.............................................................. 33
3.1.1. Xác định lượng nhiệt thừa ........................................................................... 33
3.1.2. Xác định lượng ẩm thừa .............................................................................. 36
3.1.3. Kiểm tra đọng sương trên vách .................................................................... 37
3.1.4. Tính tốn sơ đồ điều hịa khơng khí theo đồ thị I – d .................................. 37


3.3. Tính tốn chu trình ............................................................................................. 39
3.4. Đánh giá hiệu quả khi sử dụng bộ tách hơi ........................................................ 40
3.4.1. Trường hợp N - AC ..................................................................................... 40
3.4.2. Trường hợp F - AC ...................................................................................... 42
3.5. Tính tốn bộ tách hơi ......................................................................................... 45
3.6. Thiết kế lắp đặt hệ thống .................................................................................... 47
3.6.1. Xây dựng sơ đồ bố trí thiết bị ...................................................................... 47
3.6.2. Xây dựng mơ hình thực nghiệm .................................................................. 49
3.7. Thu thập dữ liệu thực nghiệm ............................................................................ 55
3.7.1. Đo lưu lượng khơng khí qua dàn ................................................................. 55
3.7.2. Đo và lấy tín hiệu nhiệt độ, áp suất ............................................................. 56
CHƯƠNG IV. CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 57
4.1. Kết quả về sự thay đổi nhiệt độ giữa khơng khí ngồi trời và trong phịng khi
đặt bộ tách hơi gần vị trí lắp đặt dàn nóng. ............................................................... 57
4.1.1. Độ giảm áp suất từ van tiết lưu đến đầu hút máy nén ................................. 57
4.1.2. Điện năng tiêu thụ ........................................................................................ 58
4.1.3. Chỉ số hoàn thiện COP ................................................................................ 59
4.2. Kết quả về sự thay đổi nhiệt độ giữa không khí ngồi trời và trong phịng khi
đặt bộ tách hơi gần vị trí lắp đặt dàn lạnh ................................................................. 60
4.2.1. Độ giảm áp suất từ van tiết lưu đến đầu hút máy nén ................................. 60

4.2.2. Điện năng tiêu thụ ........................................................................................ 61
4.2.3. Chỉ số hoàn thiện COP ................................................................................ 61
4.2.4. Áp suất ngưng tụ .......................................................................................... 62
4.2.5. Nhiệt độ bay hơi trước khi vào dàn lạnh ..................................................... 63
4.2.6. Độ khô được tách ra ..................................................................................... 64
4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ngoài trời đến các thông số làm việc của hệ thống. ... 65
4.4. So sánh các thơng số điểm nút của chu trình lạnh. ............................................ 69
CHƯƠNG V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................... 74
5.1. Kết luận .............................................................................................................. 74
5.2. Kiến nghị ............................................................................................................ 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO: ........................................................................................... 76


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1. 1 .Nội dung và kế hoạch thực hiện đề tài .................................................... 24
Bảng 3. 1. Thông số trạng thái các điểm nút của chu trình ...................................... 40
Bảng 3. 2.Thông số trạng thái các điểm nút trong trường hợp N - AC .................... 41
Bảng 3. 3.Thông số trạng thái các điểm nút trong trường hợp F - AC ..................... 43
Bảng 3.4. Kết quả tính tốn cho 2 trường hợp N – AC và F - AC ........................... 44
Bảng 4. 1. So sánh các điểm nút chu trình trên lý thuyết và thực tế ......................... 69
Bảng 4. 2. So sánh điểm nút chu trình trên lý thuyết và thực tế khi đi qua bộ tách
hơi .............................................................................................................................. 72


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1. 1: Hệ thống lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian, làm mát trung gian khơng hồn
tồn có 2 tiết lưu ........................................................................................................... 13
Hình 1. 2. Đồ thị LgP - h của hệ thống lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian, làm mát
trung gian khơng hồn tồn có 2 tiết lưu ...................................................................... 14
Hình 1. 3. Sơ đồ nguyên lý và đồ thị p - h cho hai trường hợp: không đi qua bộ tách

hơi (a) và đi qua bộ tách hơi (b) ................................................................................... 14
Hình 1. 4. Bộ tách hơi T được sử dụng trong hệ thống điều hịa khơng khí ................ 16
Hình 1. 5. Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiên tại đầu vào của bộ tách hơi ........... 16
Hình 2. 1.Sơ đồ nguyên lý chu trình 1 cấp. .................................................................. 29
Hình 2. 2. Đồ thị T – s .................................................................................................. 30
Hình 3. 1. Sơ đồ bố trí hệ thống trong phịng nghiên cứu truyền nhiệt ........................ 38
Hình 3. 2. Sơ đồ điều hịa khơng khí tuần hồn 1 cấp .................................................. 38
Hình 3. 3. Đồ thị P-h thể hiện các điểm nút tính tốn của hệ thống............................. 39
Hình 3. 4.Đồ thị P-h thể hiện các điểm nút trong trường hợp chạy N - AC ................ 41
Hình 3. 5. Đồ thị P-h thể hiện các điểm nút trong trường hợp chạy F - AC ................ 43
Hình 3. 6. Biểu đồ thể hiện kết quả tính tốn cho 2 trường hợp N – AC và F – AC ở
nhiệt độ 10℃. ............................................................................................................... 44
Hình 3. 7. Lựa chọn thơng số kích thước bộ tách......................................................... 46
Hình 3. 8. Lựa chọn thơng số kích thước bộ tách......................................................... 46
Hình 3. 9. Bộ tách hơi được lắp đặt vào hệ thống trong thiết kế.................................. 47
Hình 3. 10. Sơ đồ hệ thống các chi tiết cho 2 trường hợp: ........................................... 48
Hình 3. 11. Sơ đồ bố trí thí nghiệm [36] ...................................................................... 49
Hình 3. 12. Kết nối dàn nóng và dàn lạnh .................................................................... 49
Hình 3. 13. Hình ảnh gia cơng và kết nối bộ tách hơi. ................................................. 50
Hình 3. 14. Lắp đặt bộ tách hơi và dàn lạnh tại phịng thí nghiệm .............................. 50
Hình 3. 15. Vận hành kiểm tra và lấy thơng số ............................................................ 51
Hình 3. 16. Cảm biến và bộ số hóa tín hiệu áp suất 3 kênh ......................................... 52
Hình 3. 17. Thiết bị đo tốc độ gió................................................................................. 52
Hình 3. 18. Thiết bị đo độ ẩm ....................................................................................... 53
Hình 3. 19. Đồng hồ đo áp suất đơi HS – 536G – R410A ........................................... 53
Hình 3. 20. Đồng đồ sử dụng trong thực nghiệm ......................................................... 54
Hình 3. 21. Đồng hồ vạn năng ...................................................................................... 54
Hình 3. 22. Cảm biến đo nhiệt độ ................................................................................. 55
Hình 3. 23. Đo lưu lượng khơng khí qua dàn bằng vận tốc kế..................................... 56
Hình 4. 1. Mối quan hệ của việc giảm áp suất với sự thay đổi nhiệt độ giữa khơng khí

ngồi trời và trong phịng. ............................................................................................ 58
Hình 4. 2. Mối quan hệ của điện năng tiêu thụ với sự thay đổi nhiệt độ giữa khơng khí
ngồi trời và trong phịng. ............................................................................................ 58
Hình 4. 3. Mối quan hệ của COP với sự thay đổi nhiệt độ giữa giữa khơng khí ngồi
trời và trong phịng. ...................................................................................................... 59
Hình 4. 4.Mối quan hệ của việc giảm áp suất với sự thay đổi nhiệt độ giữa khơng khí
ngồi trời và trong phịng. ............................................................................................ 60


Hình 4. 5.Mối quan hệ của điện năng tiêu thụ với sự thay đổi nhiệt độ giữa khơng khí
ngồi trời và trong phịng. ............................................................................................ 61
Hình 4. 6. Mối quan hệ của COP với sự thay đổi nhiệt độ giữa giữa khơng khí ngồi
trời và trong phịng. ...................................................................................................... 62
Hình 4. 7. Mối quan hệ của việc giảm áp suất ngưng tụ với sự thay đổi nhiệt độ giữa
khơng khí ngồi trời và trong phịng. ........................................................................... 63
Hình 4. 8. Mối quan hệ của nhiệt độ bay hơi trước khi vào dàn lạnh với sự thay đổi
nhiệt độ giữa khơng khí ngồi trời và trong phịng. ..................................................... 64
Hình 4. 9. Mối quan hệ của độ khô được tách ra với sự thay đổi nhiệt độ giữa khơng
khí ngồi trời và trong phịng. ...................................................................................... 65
Hình 4. 10. Mối quan hệ của độ chênh áp suất với sự thay đổi nhiệt độ ngoài trời. .... 65
Hình 4. 11. Mối quan hệ của điện năng với sự thay đổi nhiệt độ ngồi trời. ............... 66
Hình 4. 12. Mối quan hệ của COP với sự thay đổi nhiệt độ ngồi trời. ....................... 67
Hình 4. 13 . Mối quan hệ của áp suất ngưng tụ với sự thay đổi nhiệt độ ngồi trời. ... 67
Hình 4. 14. Mối quan hệ của áp suất bay hơi với sự thay đổi nhiệt độ ngồi trời. ...... 68
Hình 4. 15. Mối quan hệ của độ khô với sự thay đổi nhiệt độ bên ngồi..................... 69
Hình 4. 16. Đồ thị thể hiện các điểm nút chu trình trên lý thuyết và thực tế ............... 70
Hình 4. 17. Phân tích chu trình lạnh của các trường hợp trên đồ thị P-h ..................... 71
Hình 4. 18. Đồ thị P- h thể hiện chu trình lý thuyết và thực tế trường hợp F – AC. .... 72

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
MNCA: Máy nén cao áp

VTL1: Van tiết lưu 1

MNTA: Máy nén thấp áp

VTL2: Van tiết lưu 2

TBNT: Thiết bị ngưng tụ

TBLM: Thiết bị làm mát

TBBH: Thiết bị bay hơi

COP ( Coeficient of Performance): Hệ số

N – AC (Non – Air Conditioning)

làm lạnh thực tế.

F – AC (Flash – Air Conditioning)
Ký hiệu
CP:

Nhiệt dung riêng, [J/kgK]

p:

Áp suất, [Pa]

F:

Diện tích, [m2]

Q:

Nhiệt lượng, [W]

m:

Lưu lượng khối lượng, [kg/s]

q:

Nhiệt lượng trên một đơn vị lưu

H:

Chiều cao, [mm]

k:

Hệ số truyền nhiệt, [W/m2K]

T:

Nhiệt độ, [K]

L:

Chiều dài, [mm]

V:

Lưu lượng thể tích, [m3/s]

n:

lượng , W/kgs

Tổng số người trong phịng [người] W:

Chiều rộng, [mm]

d:

Dung ẩm [g/kg.kk]

g:

Lượng ẩm [g/giờ.người]

ν:

Thể tích riêng [m3/kg]

h:

Enthalpy [kj/kg]

l:

Công nén riêng [kj/kg]

P:

Công suất điện năng [W]

c:

Tỷ số thể tích chết

U:

Điện áp cấp vào [V]

x:

Độ khơ

I:

Cường độ dịng điện [A]

t:

Chênh lệch nhiệt độ, [K]

:

Hệ số dẫn nhiệt, [W/mK]

p:

Độ chênh lệch áp suất, [Pa]

ω:

Vận tốc, [m/s]

𝛼:

Hệ số tỏa nhiệt, [W/m2K]

δ:

Chiều dày [m]

:

Khối lượng riêng, [kg/m3]

ε:

Hệ số làm lạnh

Ký tự

MỞ ĐẦU
Hiện nay với tốc độ phát triển ngày càng tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các vấn
đề môi trường và tiết kiệm năng lượng trở thành mối quan tâm hàng đầu để nâng cao
chất lượng cuộc sống của con người. Một trong những cách tiết kiệm năng lượng, góp
phần bảo vệ mơi trường đó là việc cải tiến hình dáng, kích thước, nâng cao hiệu suất
truyền nhiệt, tiết kiệm không gian, làm giảm lượng môi chất lạnh trong hệ thống tức là
giảm tác nhân gây hiệu ứng nhà kính, phá hủy tầng ơzơn, tiết kiệm được chi phí sản
xuất.
Bắt nguồn từ việc sử dụng bình trung gian ống rỗng hay bình chứa hạ áp trong hệ
thống lạnh hai cấp nén đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng hiệu quả từ rất lâu.
Lỏng trung áp từ bình trung gian cấp lỏng qua van tiết lưu vào bình chứa hạ áp hay lỏng
từ bình chứa hạ áp cấp lỏng cho thiết bị bay hơi sẽ làm tăng hiệu quả làm lạnh. Chính
vì lý do này, việc đưa một thiết bị có chức năng tương tự vào trong những hệ thống lạnh
một cấp nhỏ, đặc biệt là trong lĩnh vực điều hịa khơng khí dân dụng. Có thể làm giảm
bớt chiều dài ống đồng trong dàn lạnh khiến cho kích thước dàn lạnh giảm xuống.
Hướng nghiên cứu này có thể ứng dụng rộng rãi nhằm đem lại hiệu quả kinh tế, giảm
kích thước dàn lạnh, tiết kiệm năng lượng và góp phần bảo vệ mơi trường.
Vì vậy muốn giải quyết bài toán tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả đặc biệt
là trong lĩnh vực điều hịa khơng khí dân dụng ở nước ta thì cần phải được nghiên cứu
và xây dựng giải pháp đánh giá đặc tính tiêu thụ năng lượng của các loại máy điều hịa
khơng khí dân dụng sử dụng phổ biến trên thị trường Việt Nam.


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Bắt nguồn từ việc sử dụng bình trung gian ống rỗng trong hệ thống lạnh 2 cấp nén
đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng hiệu quả từ rất lâu. Sơ đồ nguyên lý được thể
hiện ở Hình 1.1.

Hình 1. 1. Hệ thống lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian, làm mát trung gian khơng
hồn tồn có 2 tiết lưu
MNCA: Máy nén cao áp

VTL1, VTL2: Van tiết lưu 1 và 2

MNTA: Máy nén thấp áp

TBNT: Thiết bị ngưng tụ

TBLM: Thiết bị làm mát

TBBH: Thiết bị bay hơi

BTG: Bình trung gian
Hình 1.1 cho thấy sơ đồ của hệ thống lạnh 2 cấp có trích hơi trung gian và làm mát
trung gian khơng hồn tồn sử dụng 2 tiết lưu. Mơi chất sau khi được nén tại cấp nén
thấp áp sẽ được hơi bão hịa khơ tại bình trung gian ống rỗng làm mát cho 2 cấp nén
nhằm giảm công nén. Đồng thời, bình trung gian cịn chứa lỏng mơi chất sau tiết lưu 1
để cấp dịch ổn định cho quá trình tiết lưu 2, tăng khả năng trao đổi nhiệt tại thiết bị bay
hơi.


Hình 1. 2. Đồ thị LgP - h của hệ thống lạnh hai cấp có trích hơi trung gian, làm
mát trung gian khơng hồn tồn có hai tiết lưu
Từ sơ đồ nguyên lý của hệ thống ở Hình 1.1, ta thể hiện trên đồ thị LpP-h của hệ
thống để thấy được trạng thái mơi chất cũng như các q trình tuần hồn của mơi chất
được thể hiện cụ thể ở Hình 1.2. Sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ tại điểm số 6 (trạng
thái lỏng sôi) được tiết lưu 1 giảm áp suất, giảm nhiệt độ xuống trạng thái 7 (trạng thái
hơi bảo hòa ẩm lỏng – hơi) và tại đây lỏng hạ áp thì tiếp tục đi qua tiết lưu 2, còn hơi sẽ

được đưa về điểm số 10 để làm mát giữa hai cấp nén cao áp và hạ áp.

Hình 1. 3. Sơ đồ nguyên lý và đồ thị p - h cho hai trường hợp: không đi qua bộ tách
hơi (a) và đi qua bộ tách hơi (b) [1]
Hình 1.3 thể hiện sơ đồ nguyên lý và đồ thị LgP-h cho hai trường hợp: không đi
qua bộ tách hơi (a) và đi qua bộ tách hơi (b). Sau khi môi chất được giảm áp suất, giảm


nhiệt độ tại van tiết lưu thì mơi chất lỏng – hơi ở trường hợp (a) sẽ đi thẳng vào thiết bị
bay hơi để trao đổi nhiệt, trong khi đó ở trường hợp (b) thì mơi chất lỏng – hơi sẽ đi tới
thiết bị tách để lỏng sẽ đi về thiết bị bay hơi còn hơi sẽ được tách ra và đi qua van bypass
để trở về đầu hút máy nén trước khi máy nén hút về.
Liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu này, Tuo và Hrnjak [1] đã trình bày nghiên
cứu thực nghiệm về phân tách môi chất dạng hơi và lỏng trong bộ tách T tác động theo
chiều dọc cho hệ thống nén hơi. R134a và R410A được chọn làm môi chất làm lạnh,
lưu lượng khối lượng và chất lượng thay đổi từ 10 g/s đến 35 g/s và từ 10 % đến 25 %
với dự định mô phỏng hoạt động trong các hệ thống điều hịa khơng khí với khả năng
làm mát trong khoảng 1,5 - 6 kW. Một số kết luận nhóm nghiên cứu đã đưa ra: Hiệu
suất tách chất lỏng phụ thuộc vào các điều kiện đầu vào và mẫu lưu lượng ngay phía
trên đường ống nối. Khi lưu lượng dạng sương tồn tại, chất lỏng chủ yếu bị cuốn theo
các giọt nhỏ thông qua đường thốt phía trên. Hiệu quả tương đối cao và không bị ảnh
hưởng với sự thay đổi của chất lượng đầu vào. Khi chế độ dịng chảy churn hình thành
tại đường giao nhau, hiệu suất giảm đáng kể với sự gia tăng của tốc độ dòng chảy đi
vào hoặc của chất lượng môi chất.
Một tương quan thực nghiệm cho chuyển đổi dòng chảy churn như một chức
năng của Fr và Xtt đã được đề xuất (Fr = 0,168 Xtt-0,67) dựa trên kết quả thực nghiệm
cho hai chất làm lạnh và bộ tách T với hai tỷ lệ đường kính khác nhau.
Cơng trình nghiên cứu phân tách hơi trong bộ tách T (Hình 1.4) bằng một số lựa
chọn thiết kế để tăng cường sự tách chất lỏng tiếp tục được mở rộng bởi Tuo và Hrnjak
[2] có thể thấy rằng: Khi góc nghiêng tăng từ 0 lên 450, phân tách lỏng được tăng cường

bởi vì thành phần xuống của vận tốc đầu vào, vận tốc tách chất lỏng và vận tốc bình
thường thấp hơn làm giảm tác động của tia chất lỏng với tường thẳng đứng và do đó tạo
ra các giọt thứ cấp cũng được thể hiện ở Hình 1.5.
Đường kính lớn hơn của ống hút vào cải thiện hiệu quả phân tách, nhưng cải tiến
bị hạn chế (trong vòng 5% ở điều kiện thực nghiệm). Đường giao nhau với đầu vào
phẳng (hình chữ nhật) cho thấy hiệu suất vượt trội so với đầu vào hình trịn, cao hơn tới
8% so với ống trịn có kích thước tương tự và thậm chí cao hơn 6% so với đường trịn
đơi lớn.


Hình 1. 4. Bộ tách hơi T được sử dụng trong hệ thống điều hịa khơng khí [2]

Hình 1. 5. Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiên tại đầu vào của bộ tách hơi [2]
Bên cạnh đó Tuo và Hrnjak [3] đã cho thấy hiệu suất của một hệ thống điều hịa
khơng khí di động hoạt động bình thường với R134a ở chế độ cho dịng mơi chất lạnh
sau khi qua tiết lưu đi trực tiếp vào dàn lạnh (không đi qua bộ tách hơi) có thể được cải
thiện đáng kể khi chuyển sang chế độ bỏ qua dòng hơi môi chất (đi qua bộ tách hơi). Khi
vận hành cùng tốc độ máy nén, hệ thống ở chế độ đi qua bộ tách hơi sẽ tạo ra khả năng


làm mát từ 13 -18 %, COP cao hơn 4 -7 % so với chế độ không đi qua bộ tách hơi. Khi
tốc độ máy nén đã được điều chỉnh để duy trì cơng suất làm mát như nhau, COP cải
thiện 37 – 55 %. Hai lý do chính được xác định và thảo luận: việc phân phối chất làm
lạnh được cải thiện và giảm áp suất chất làm lạnh.
Ngoài ra, nhóm tác giả [4] trình bày một đề xuất cho một dòng hơi đi ngược
trong hệ thống điều hòa khơng khí loại bỏ hơi mơi chất để cải thiện việc phân phối môi
chất lạnh và giảm độ chênh áp suất trong thiết bị bay hơi vi kênh và do đó làm tăng hiệu
quả của hệ thống. Giới thiệu về dòng hơi đi ngược được quan sát thấy trong thiết bị bay
hơi kênh dịng chảy song song đã được trình bày trong các bài báo IJR trước đây của
các tác giả. Một so sánh thực nghiệm của hệ thống điều hịa khơng khí với cách tiếp cận

mới đối với hệ thống đi qua bộ tách hơi cho thấy rằng dòng hơi cung cấp tăng công suất
làm lạnh 3 - 5 % khi vận hành ở các điều kiện kiểm tra giống nhau, trong khi cải thiện
COP tối đa khoảng 10 - 12 % khi công suất được kết hợp bằng cách giảm tốc độ máy
nén. Sự cải tiến so với hệ thống môi chất lạnh đi trực tiếp vào dàn lạnh cao hơn đáng
kể.
Tiếp tục với dự án, nhóm tác giả [5] trình bày hiện tượng lưu lượng mơi chất bị
đảo ngược định kỳ và diễn ra mạnh mẻ được tìm thấy trong các thí nghiệm với thiết bị
bay hơi vi kênh được sử dụng trong hệ thống điều hòa khơng khí R134a. Ba tác động
tiềm ẩn của sự đảo ngược lưu lượng môi chất đối với hoạt động của thiết bị bay hơi
được xác định: 1) sự phân bố phân bố lỏng trung bình; 2) giảm hệ số truyền nhiệt; 3)
tăng độ chênh áp phía làm lạnh. Cuối cùng, để giảm thiểu tác động của dòng chảy ngược
định kỳ, cần đưa ra một giải pháp: thông hơi và bỏ qua các luồng hơi tích luỹ trong phần
đầu vào. [6] Hơi tích lũy bị mắc kẹt bên trong phần đầu vào được tiếp tục thông hơi qua
các vi kênh. Giao diện hơi lỏng ở đầu đầu vào được nâng lên trên tất cả các lối vào vi
kênh, dẫn đến sự phân bố lỏng giữa các kênh. Nhiệt độ bề mặt bay hơi được đo bằng
máy ảnh hồng ngoại dao động với biên độ giảm (ít hơn 1°C) so với tình trạng khơng có
dịng hơi, cho thấy sự thay đổi nhiệt ổn định hơn và dòng chảy hai pha trong các vi
kênh. Áp suất bay hơi giảm xuống khoảng 15% do việc loại bỏ lưu lượng hơi đảo
ngược. So với tổng lưu lượng chất làm lạnh cung cấp cho thiết bị bay hơi, lưu lượng
hơi đảo ngược trung bình ở mức 2-8% ở điều kiện thăm dò.


Một hình ảnh và đo lường đồng thời về lưu lượng đảo ngược định kỳ và biến
động sôi của R134a trong một thiết bị bay hơi kênh dòng chảy song song sử dụng cho
các hệ thống điều hịa khơng khí cũng được trình bày [7]. Nghiên cứu trực quan cho
thấy rằng vi kênh lặp lại ở các mẫu dòng chảy tạm thời với hai giai đoạn: giai đoạn tái
xử lý lỏng và giai đoạn bay hơi. Tương ứng, năm mẫu dòng chảy tạm thời được xác
định dọc theo vi kênh: dịng chảy nhiều bọt khí, bọt khí nối dài, dịng chảy chất lỏng,
dịng chảy hình khun, và dịng chảy sương / khơ. Dịng chảy ngược được quan sát để
bắt đầu với dịng chảy bọt khí nối dài ở kênh đầu nguồn và tiếp tục cho đến khi giai

đoạn bay hơi qua sự hóa hơi, chỉ ra rằng áp suất cao khơng thể đo được trong bọt khí
nối dài hoặc ở một vị trí nhất định trong lưu lượng hình khun vượt quá áp suất vào và
ra của kênh. Giai đoạn giảm áp suất và sự thay đổi dòng chảy gần như giống hệt dòng
chảy ngược, và giảm từ 1,49 s đến 1,13 s khi mật độ dịng nhiệt trung bình tăng từ
14,1 kW / m 2 đến 18,3 kW / m 2 . Giai đoạn dao động giảm chủ yếu là do thời gian
rút ngắn cho giai đoạn hóa hơi.
Zheng và cộng sự [8] đã nghiên cứu thực nghiệm về hiệu suất tách hai pha của
bộ tách T có đường ống hút nằm ngang (đường kính bên trong 8,0 mm) và hai đường
nhánh thẳng đứng (đường kính bên trong 17,5 mm). Tất cả các thí nghiệm được tiến
hành sử dụng chất làm lạnh R134a, với lưu lượng đầu vào và chất lượng thay đổi từ 100
đến 600 kg.m -2 .s -1 và 0,1 đến 0,6, tương ứng. Ảnh hưởng của tốc độ hơi và chất lỏng
cũng như việc mở van điều khiển hiệu quả tách chất lỏng được kiểm chứng. Từ đây các
mơ hình đã được sửa đổi để phân chia pha của dịng chảy hình tam giác và phân tầng
lượn sóng trong một đường nối T đã được xây dựng thẳng đứng. Độ lệch tuyệt đối trung
bình giữa tỷ số lưu lượng khối lượng dự đoán ở đầu ra phần đáy của bộ tách T và các
giá trị đo được khoảng 6,4% và 6,9% cho dịng chảy hình khun và dịng chảy gợn
sóng phân tầng tương ứng. Bên cạnh đó, sự hóa hơi do giảm áp ở ngã ba cũng được
thảo luận bằng cách tiến hành một nghiên cứu so sánh giữa hỗn hợp khơng khí - nước
và các chất hữu cơ. Kết quả tính tốn chỉ ra rằng sự gia tăng độ chênh áp suất sẽ thúc
đẩy việc chuyển khối lượng từ pha lỏng sang pha hơi tại ngã ba va chạm như Nan
Zhenga và cộng sự đã trình bày [9].
Sau khi phân tích dữ liệu thực nghiệm, Su và cộng sự [10] đã tìm thấy rằng hơi
được ưu tiên chảy vào nhánh bộ tách T. Khi chất lượng đầu vào tăng, phần hơi được


chiết vào nhánh giảm, trong khi khối lượng không ảnh hưởng nhiều đến việc phân phối
lại pha của môi chất lạnh dưới cùng một mơ hình dịng chảy. Hơn nữa, một phần hơi
cao hơn có thể thu được bằng một tỷ lệ lưu lượng lớn hơn.
Lua và cộng sự [11] đã mơ phỏng số 3D mơ hình tách hai pha chất làm lạnh trong
một ngã ba kiểu chạy ngang. Kết quả cho thấy chất lượng đầu vào (0, 3 - 0,7), nhiệt độ

bão hòa (279,15 – 284,15 K), và hiệu suất hoạt động của R22 và R134a ít có ảnh hưởng
đến sự tách pha ở ngã ba, trong khi tỷ lệ tăng khối lượng khí tăng với sự gia tăng dịng
thơng lượng đầu vào (100 – 500 kg.m-2.s-1).
Sự tách pha hơi - lỏng thường có thể đạt được thơng qua các cơ chế như lực hấp
dẫn, lực ly tâm, lực đẩy và lực căng của bề mặt. Trong nghiên cứu của Wiesegger và
cộng sự [12], một số thiết bị có cấu trúc nhỏ để tách hơi và pha lỏng được nghiên cứu
về số lượng và thực nghiệm. Bằng phương tiện CFD, dịng chảy hai pha trong thiết bị
có thể được hình dung và nghiên cứu. Các thiết bị được so sánh với độ chênh áp suất
và hiệu quả tách. Việc tăng cường diện tích trao đổi cụ thể và giảm chiều dài đặc trưng
làm tăng sự tách pha. Hiệu suất tách pha tỷ lệ với độ chênh áp suất, các thiết bị đạt hiệu
suất tách gần 100% ở các vùng áp suất vừa phải có thể được phát triển bằng cách kết
hợp nhiều cơ chế tách trong các thiết bị có cấu trúc nhỏ.
Sự phân bố pha của dịng hơi - lỏng thông qua một bộ tách T 1mm đã được
nghiên cứu. Vận tốc bề mặt hơi từ 2,5 - 4,9 m / s và vận tốc bề mặt chất lỏng từ 0,09 0,42 m / s đã được Azzi và cộng sự [13] nghiên cứu. Áp suất không ảnh hưởng trong
giai đoạn phân chia khi nó đã được tăng từ 0,13 đến 0,18 MPa. Từ việc kiểm tra dữ liệu
từ các kích thước ống khác nhau, nhóm tác giả thấy rằng bộ tách T 1mm có sự phân
chia các đặc tính tương tự như những đặc điểm quan sát cho các bộ tách đường kính lớn
hơn.
Lu và cộng sự [14] đã mô phỏng sự giảm áp suất cục bộ của R134a trong một
bộ tách hơi T đặt ngang, và ảnh hưởng của khối lượng trong phần nhánh, mật độ chất
lỏng và độ nhớt chất lỏng khi giảm áp suất cục bộ được tính tốn. Khi mật độ chất lỏng
và độ nhớt tăng, áp suất cục bộ giảm từ đầu vào đến khi tăng ở phần nhánh và áp suất
tăng từ đầu vào đến đầu ra cũng tăng lên, và độ nhớt ít ảnh hưởng đến giảm áp suất cục
bộ có thể là do ảnh hưởng của độ nhớt trên áp suất cục bộ tại bộ tách T đặt ngang có thể
khơng đáng kể so với ảnh hưởng của việc va chạm.


Cơng trình so sánh hiệu suất năng lượng hàng năm của các hệ thống bơm nhiệt
sử dụng R744 và R410A làm môi chất lạnh của Jin và cộng sự [15] cũng đã chỉ ra rằng
hệ số hiệu suất năng lượng hàng năm của hệ thống AS10 R410A tốt hơn hệ thống hybrid

R744, nhưng COPc cho hệ thống R410A sẽ thấp hơn khi nhiệt độ môi trường cao hơn
30ºC.
Gần đây, một chiến lược điều khiển mới đã được Li và Hrnjak [16] đề xuất cho
một hệ thống điều hịa khơng khí ô tô. Chiến lược điều khiển đã đề xuất sử dụng một
van điện tử (EV) để điều khiển độ quá lạnh từ đầu tín hiệu ở thiết bị ngưng tụ và một
van bypass (BV) cho độ quá nhiệt từ đầu vào máy nén. Kết quả thử nghiệm cho thấy
chiến lược kiểm sốt chu trình đề xuất đã được tìm thấy để có thể cung cấp khả năng
kiểm sốt đáng tin cậy cho hệ thống. Cuối cùng, để xác minh độ chắc chắn của hệ thống,
ba bước thay đổi bao gồm vận tốc khơng khí của thiết bị bay hơi, vận tốc khơng khí của
thiết bị ngưng tụ và tốc độ máy nén được thực hiện và hệ thống đã thể hiện khả năng
kiểm sốt tốt để duy trì mục tiêu làm mát và quá nhiệt.
Shikazono và cộng sự [17] đã nghiên cứu và đề xuất một thiết bị tách hơi - lỏng
nhỏ gọn và hiệu suất của nó được đánh giá. Hai hạn chế chính của sự tách hơi - lỏng là:
(1) Hạn chế việc ngập lỏng khi dòng chảy ở vân tốc cao, và (2) hạn chế lỏng bị cuốn
theo khi tốc độ dịng hơi cao được nhóm tác giả tìm thấy và điều tra. Sau đó, một loạt
các thiết bị tách hơi - lỏng công suất 4-16kW cho hệ thống điều hịa khơng khí R410A
thực tế được phát triển.
Một thiết bị ngưng tụ tách hơi - lỏng dạng kép (DLSC) được Zhong và cộng sự
[18] trình bày, mục tiêu tối ưu của nó thu được bằng cách tính toán số và được áp dụng
cho một thiết bị điều hịa khơng khí. Hiệu suất nhiệt động lực học của thiết bị điều hịa
khơng khí với DLSC được kiểm tra bằng thực nghiệm. Sự giảm áp suất, tính đồng nhất
trong truyền nhiệt của DLSC, khả năng làm mát và tỷ lệ hiệu suất năng lượng (EER)
của thiết bị điều hòa khơng khí được phân tích. Kết quả cho thấy việc giảm áp suất của
DLSC nhỏ hơn nhiều so với thiết bị ngưng tụ ban đầu, và độ đồng bộ truyền nhiệt hai
giai đoạn của DLSC tốt hơn so với thiết bị ngưng tụ ban đầu. Nhìn chung, DLSC có thể
cải thiện khả năng làm mát và EER của hệ thống điều hịa khơng khí.


Kết quả cho thấy mối quan hệ giữa cấu trúc xốy và hiệu quả của bộ tách pha
cũng được Monrós – Andreu và cộng sự [19] trình bày với cơng việc thử nghiệm và mơ

hình hóa đáng kể cho một ngã ba đặt thẳng đứng có đường kính ống bằng nhau (đường
kính trong 52 mm), được báo cáo.
Tại các cơng suất phù hợp với hệ thống điều hịa khơng khí ban đầu cơ bản, hệ
thống khi sử dụng bộ tách hơi có thêm van chặn để điều chỉnh lượng hơi đi về đầu hút
máy nén đã cho thấy những cải thiện đáng kể về hiệu quả của hệ thống (COP) lên đến
55%. Việc điều chỉnh van có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của hệ thống. Hệ thống
có sự cải thiện cao nhất với van điều chỉnh hơi mở ½ vòng (hệ số lưu lượng van xấp
xỉ 0,25), khi so sánh với hệ thống điều hịa khơng khí ban đầu cơ bản ở công suất phù
hợp đã được Mak và cộng sự nghiên cứu [20]
Một nghiên cứu thực nghiệm và phân tích đã được Elazhary và cộng sự [21] tiến
hành để điều tra q trình phân phối dịng hai pha trong một quy mô nhỏ đặt ngang ảnh
hưởng bởi đường giao nhau. Hỗn hợp khơng khí-nước ở 200 kPa và nhiệt độ phòng
được sử dụng làm chất lỏng thử nghiệm. Bốn chế độ dòng chảy được xác định một cách
trực quan trong vùng phát triển đầy đủ của đầu vào đường giao nhau (bubbly, plug,
churn, và annular) và một sơ đồ chế độ dòng chảy bao gồm các dải khí và vận tốc bề
mặt chất lỏng đầu vào 0,04 đến 10 m / s và 0,02 đến 0,7 m / s tương ứng, được tạo ra.
Li và Hrnjak [22] nghiên cứu thực nghiệm về việc tách dòng hai pha trong một
bộ trao đổi nhiệt vi kênh. Kết quả cho thấy rằng trong phạm vi của chất lượng đầu vào
giảm (5-25%) khi có sự tách biệt tốt xảy ra ở dòng lưu lượng thấp từ 90 kg.m-2.s-1. Các
kết quả được trình bày theo chức năng của hiệu suất tách hơi và lỏng (ηl, ηv). Hiệu quả
giảm đáng kể khi chất lỏng đi tới đường thốt hơi, với tốc độ dịng chảy đi vào hoặc
chất lượng ngày càng tăng. Việc tách hai pha tốt hơn có thể đạt được bằng cách giảm
động lượng hướng lên của lỏng hoặc hơi và giảm sự tương tác giữa chất lỏng - hơi.
Dữ liệu phân phối theo giai đoạn đã được Mohamed và cộng sự [23] nghiên cứu
cho dịng chảy hai pha (khơng khí - nước) phân chia tại một ngã ba T tác động với một
đầu vào đặt ngang và đầu ra đặt nghiêng. Cuộc điều tra này cũng xem xét khả năng tách
hoàn toàn tại điểm giao nhau và hiệu quả độ nghiêng của đầu ra khi tách một phần tại
các điều kiện đầu vào khác nhau. Dữ liệu cho thấy mức độ phân phối của các giai đoạn

phụ thuộc vào các điều kiện đầu vào, tỷ lệ phân chia khối lượng tại đường giao nhau và
góc nghiêng của đầu ra.
Ngoài ra, các nghiên cứu nhầm nâng cao hiệu suất trao đổi nhiệt và giảm áp suất
cho hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng mơi chất R410a cũng được nhiều nhà nghiên
cứu quan tâm và được trình bày.
Jeon và cộng sự [24] đã nghiên cứu các hình ảnh của ejector về hiệu suất của
máy điều hịa khơng khí ejector (EEAC) xem xét yếu tố làm mát theo mùa (CSPF). Hiệu
suất của EEAC sử dụng R410A được đo và phân tích bằng cách thay đổi tốc độ máy
nén, nhiệt độ phần tử ngoài trời, áp suất vận hành, đường kính vịi phun và đường kính
phần trộn. EEAC ở chế độ trung bình thể hiện sự cải thiện hiệu suất tối đa (COP), tức
là cải thiện 7,5%, so với chu trình cơ bản (thơng thường). Đường kính pha trộn tối ưu
được xác định là 9mm dựa trên CSPF. Ngoài ra, đường kính pha trộn tối ưu tăng lên
với sự gia tăng nhiệt độ ngồi trời trung bình hàng năm. CSPF của EEAC với đường
kính pha trộn tối ưu được cải thiện trong khoảng 16,0 – 20,3% so với chu trình cơ bản
tùy thuộc vào điều kiện khí hậu.
Xu cùng cộng sự [25] đã nghiên cứu các đặc tính thực nghiệm về độ chênh áp
suất của R410A thông qua các khẩu độ ống ngắn (đường kính dao động từ 0,7 đến 1mm,
và chiều dài dao động từ 5 đến 15mm) được thực hiện dưới áp suất ngưng tụ cụ thể, áp
suất bay hơi và điều kiện độ quá lạnh.. Theo mơ hình chuẩn, đặc tính thực nghiệm độ
chênh áp suất được thực hiện dưới áp suất ngưng tụ dao động 2.500 - 3.100 kPa, áp suất
bay hơi dao động 900 - 1.200 kPa và độ quá lạnh dao động 3 - 9 ℃. Một mơ hình bán
thực nghiệm của đặc tính độ chênh áp suất của R410A thơng qua các khẩu độ ống ngắn
được phát triển. Mơ hình có thể bao gồm phạm vi kiểm tra của điều kiện làm việc và
tốc độ dịng chảy của chất làm lạnh. Mơ hình này được sử dụng để dự đốn độ chênh
áp của R410A thông qua hai loại khẩu độ ống ngắn trong nhiều điều kiện làm việc, và
độ lệch giữa giá trị dự đoán và giá trị đo được là ± 10%. Các kết quả thử nghiệm của
điều hịa khơng khí phù hợp với các thí nghiệm đã cơng nhận cho thấy rằng hệ thống
điều hịa khơng cần phải điều chỉnh với các khẩu độ ống ngắn thay thế các ống mao
dẫn.

1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Có thể thấy, tình hình nghiên cứu trong nước chưa có tác giả nào nghiên cứu về
ứng dụng bộ tách hơi vào trong hệ thống điều hịa khơng khí dân dụng. Đa số các nhà
nghiên cứu trong nước về lĩnh vực điều hịa khơng khí đang nghiên cứu về sử dụng mơi
chất mới, cải tiến hình dáng, kích thước thiết bị trao đổi nhiệt và nghiên cứu về dòng
hai pha trong kênh micro.
1. 3. Tính cấp thiết của đề tài
Qua các cơng trình nghiên cứu ngoài nước nêu trên, việc sử dụng bộ tách hơi
trong hệ thống điều hịa khơng khí dân dụng là cần thiết vì nhu cầu sử dụng hệ thống
điều hịa khơng khí dân dụng của người dân ngày càng tăng cao. Ngồi ra, có thể thấy
tình hình nghiên cứu trong nước chưa có tác giả nghiên cứu về việc sử dụng bộ tách hơi
vào trong hệ thống điều hịa khơng khí dân dụng. Chính vì thế, học viên đã chọn đề tài
“Nghiên cứu nâng cao hệ số làm lạnh của hệ thống điều hịa khơng khí bằng cách sử
dụng bộ tách hơi” để nghiên cứu và tập trung vào đối tượng là máy điều hịa khơng khí
dân dụng sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay và có cơng suất nhỏ không sử dụng
công nghệ biến tần. Các nhà nghiên cứu trên thế giới chưa chỉ ra được ảnh hưởng của
nhiệt độ môi trường đến các thông số làm việc, chưa xác định độ khô được tách ra và
quan trọng hơn nữa là việc bố trí bộ tách hơi khi đặt gần dàn lạnh, khi đặt bộ tách hơi
gần dàn nóng sẽ ảnh hưởng đến các thơng số làm việc như thế nào. Điều này sẽ được
nghiên cứu và đưa ra nhiều kết quả trong nội dung đề tài này.
1.4. Mục tiêu đề tài
Với mục đích nâng cao hệ số làm lạnh cho hệ thống điều hịa khơng khí dân
dụng, học viên đã đưa ra các mục tiêu như: điện năng tiêu thụ giảm 10%, có hệ số làm
lạnh cao hơn 11% và việc giảm áp suất làm lạnh ở phía áp suất thấp (từ phía sau van
điều tiết đến đầu hút máy nén) trong hệ thống điều hòa khơng khí khi đi qua bộ tách hơi
ln thấp hơn hệ thống điều hịa khơng khí khơng đi qua bộ tách hơi.
1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
1.5.1. Đối tượng nghiên cứu:
Sử dụng máy điều hịa khơng khí dân dụng.

1.5.2. Phạm vi nghiên cứu:
Sử dụng máy điều hịa khơng khí với cơng suất lựa chọn 9000 Btu/h sử dụng mơi
chất R410A ở điều kiện nhiệt độ ngồi trời tại Tp. Hồ Chí Minh.
1.6. Phương pháp nghiên cứu
1.6.1. Phương pháp tổng quan:
Tổng quan tài liệu: Thông qua các bài báo khoa học, tài liệu chuyên khảo về
phương pháp Flash Gas Bypass, thiết bị tách hơi để định hướng nghiên cứu cho đề tài.
1.6.2. Phương pháp lý thuyết:
Tính tốn lý thuyết: Tính tốn lý thuyết: Từ các dữ liệu ban đầu cho trước, cơ sở
lý thuyết được áp dụng để tính tốn chu trình lạnh, tính tốn thiết kế các thiết bị cũng
như chọn thiết bị. Các kết quả này là cơ sở để xây dựng mơ hình thực nghiệm và đánh
giá tính khả thi của bộ tách hơi sử dụng cho hệ thống điều hịa khơng khí dân dụng.
1.6.3. Phương pháp thực nghiệm:
Sau khi hồn thành việc tính tốn thiết kế mơ hình, ta sẽ thiết lập mơ hình thực
nghiệm, bố trí các thiết bị và tiến hành lấy dữ liệu và xử lý dữ liệu có được. Ban đầu, ta
tiến hành thực nghiệm kiểm tra và lấy dữ liệu trên hệ thống điều hịa khơng khí khi chưa
lắp bộ tách hơi, sau đó ta thực nghiệm so sánh để đối chứng trong hai trường hợp đi qua
bộ tách hơi và không đi qua bộ tách hơi trong cùng một điều kiện không thay đổi.
1.7. Kế hoạch thực hiện
Kế hoạch thực hiện đề tài với các nội dung: Nghiên cứu tổng quan; tính tốn,
thiết kế hệ thống thí nghiệm; thiết kế lập mơ hình thực nghiệm; thu thập và xử lý dữ
liệu; công bố kết quả (đăng báo) và cuối cùng là hoàn thành luận văn.
Thời gian hoàn thiện: Thời gian dự kiến cho kế hoạch thực hiện đề tài kéo dài từ
tháng 02/2018 đến tháng 5/2019.
Trong quá trình thực hiện nội dung đề tài có một số cơng việc thực hiện song
song cùng lúc và có những cơng việc thực hiện theo trình tự trước sau.

CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Lý thuyết truyền nhiệt
Phương trình cân bằng nhiệt:[32]
G.Δh = Gkkr . hkkr - Gkkv . hkkv

(2.1)

Trong đó:
Δh – Độ chênh lệch entanpi mơi chất, kJ/kg
Gkkr , Gkkv - entanpi của khơng khí ra, khơng khí vào, kJ/kg kk khơ
Và phương trình truyền nhiệt được viết như sau: [32]
Q = k.F.Δt
F=

(2.2)

𝑄
𝑘.Δt

Trong đó:
k; Hệ số truyền nhiệt, W/m2 .K
Δt: Độ chênh nhiệt độ trung bình giữa nhiệt độ tỏa ra và nhiệt độ thu vào.
2.1.1 Trao đổi nhiệt đối lưu
Khi chất lỏng chảy qua bề mặt vật rắn có sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt tw và
mơi trường chất lỏng tf, thì giữa bề mặt và chất lỏng sẽ có q trình trao đổi nhiệt đối
lưu. Trong kỹ thuật, cơng thức để tính tốn đơn giản quá trình trao đổi nhiệt đối lưu:
[32]
Q = α.F.(tw – tf )

(2.3)

Trong đó:
Q: Dịng nhiệt, W
α: Cường độ trao đổi nhiệt đối lưu, W/m2
F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, m2
tw: Nhiệt độ bề mặt vật rắn, K
tf: Nhiệt độ trung bình của chất lỏng, K
2.1.2 Truyền nhiệt qua vách trụ một lớp
Phương trình truyền nhiệt qua vách trụ được thể hiện: [32]
𝑄
𝐿

= 𝑞𝐿 =

2𝜋𝜆𝛥𝑡
𝑑
ln( 2 )
𝑑1

[W/m]

(2.4)


Trong đó:
L: Độ dài vách (m)
λ: Hệ số dẫn nhiệt (W/m.K)
d1, d2: Đường kính trong, đường kính ngồi vách (m)
2.1.3 Dẫn nhiệt qua cánh thẳng có tiết diện khơng đổi
Dẫn nhiệt q cánh thẳng có tiết diện khơng khổi thì phương trình trường nhiệt độ

có dạng: [32]
𝐶𝑜𝑠ℎ (𝑚(𝐿−𝑥))

θ = θg .

𝐶𝑜𝑠ℎ(𝑚.𝐿)

(2.5)

Trong đó:
L: Chiều cao của cánh (m)
θg: Độ chênh nhiệt độ giữa gốc thanh và môi trường xung quanh
Ở đỉnh cánh x = L và θ = θL
θ L = θg

1

(2.6)

𝐶𝑜𝑠ℎ(𝑚.𝐿)

f  .W mà U  2W

Do cánh thẳng mỏng nên

=>

𝑈
𝑓



2


𝑚 = √2. 𝛼/λ𝛿 = (

2.𝛼 1/2
)
λ𝛿

(2.7)

Từ đó ta có phương trình nhiệt lượng dẫn qua cánh được tính: [32]
Q = λ.F.m.θg tanh(m.L)

(2.8)

2.1.4 Lý thuyết truyền nhiệt với pha biến đổi
Tiếp điểm phụ vật liệu thay đổi pha được sử dụng để giải phương trình nhiệt sau khi
xác định các đặc tính của vật liệu thay đổi pha theo cơng thức nhiệt dung biểu kiến.
Thay vì thêm một nhiệt ẩn L trong phương trình cân bằng năng lượng chính xác khi vật
liệu đạt đến nhiệt độ thay đổi pha của nó Tpc, giả thiết rằng sự biến đổi xảy ra trong một
khoảng nhiệt độ giữa Tpc – ΔT/2 và Tpc + ΔT/2 ,[32]
Trong khoảng thời gian này, pha vật liệu được mơ hình hóa bởi một hàm trơn θ, đại
diện cho thành phần của pha trước khi chuyển đổi, bằng 1 trước Tpc – ΔT/2 và bằng o
sau Tpc + ΔT/2. Khối lượng riêng ρ và entanpi riêng H được biểu thi bằng: [32]
ρ = θ.ρph1 + (1 – θ). ρph2
1

H = (θ ρph1.Hph1+(1- θ) ρph2.Hph2)
𝜌

(2.9)
(2.10)


2.2. Cơ sở lý thuyết điều hịa khơng khí
2.2.1 Lý thuyết về làm lạnh khơng khí
Cường độ tỏa nhiệt về phía khơng khí được tính: [32]
α = C.

λ
𝑆𝑝

𝑑

−0.54

. ( 0)
𝑆𝑝

h

−0.14

.( )
𝑆𝑝

. 𝑅𝑒𝑓𝑛 ,

𝑊
𝑚2

.𝐾

(2.10)

Trong đó:
Sp : Bước cánh, m
do : Đường kính ngồi của ống, m
h: Chiều cao cánh, m
λ: Hệ số dẫn nhiệt của khơng khí, W/m.K
2.2.2 Lý thuyết về khơng khí ẩm
Mơi trường khơng khí có thể coi là hỗn hợp của khơng khí khơ và hơi nước.
Chúng ta có các phương trình cơ bản của khơng khí ẩm như sau: [32]
Phương trình cân bằng khối lượng:

G = G k + Gh

(2.11)

Trong đó: G, Gk và Gh lần lượt là khối lượng khơng khí ẩm, khơng khí khơ và hơi
nước trong khơng khí, kg
Phương trình cho phần khơng khí khơ:
Pk.V= Gk.Rk.T

(2.12)

Trong đó:

V: thể tích khơng khí ẩm, m3
Gk: Khối lượng khơng khí khơ, kg
Rk: Hằng số chất khí của khơng khí khơ, Rk = 287 J/kg.K
T: Nhiệt độ hỗn hợp, K
Phương trình cho phần hơi ẩm có trong khơng khí:
Ph.V= Gh.Rh.T

(2.13)

Trong đó:
Gh: Khối lượng hơi ẩm trong khơng khí, kg
Rh: Hằng số chất khí của hơi nước, Rh = 462 J/kg.K
2.2.3. Xác định lượng nhiệt thừa
- Nhiệt do máy móc thiết bị điện tỏa ra:[34] Q1 = Σq1.Ktt.Kđt

(W) (2.14)


Trong đó:
Ktt - hệ số tính tốn bằng tỷ số giữa công suất làm việc thực với công suất định
mức.
Kđt - Hệ số đồng thời, tính đến mức độ hoạt động đồng thời. Hệ số đồng thời của
mỗi động cơ có thể coi bằng hệ số thời gian làm việc, tức là bằng tỷ số thời gian làm
việc của động cơ thứ i, chia cho tổng thời gian làm việc của toàn bộ hệ thống.
- Nhiệt tỏa ra từ các nguồn sáng nhân tạo:[34] Q2 = 1,25,Nhq (W)

(2.15)

- Nhiệt do người tỏa ra: [34]

(2.16)

Q3 = n.q.

(W)

n: Tổng số người trong phịng (người)
q: Nhiệt tồn phần do một người tỏa ra trong một đơn vị thời gian.
- Nhiệt do sản phẩm mang vào: [34]

Q4 = G4.Cp (t1 – t2) + W4.r (W)

(2.17)

- Nhiệt tỏa ra từ bề mặt thiết bị nhiệt:[34] Q5 = αw.Fw.(tw-tT) (W)

(2.18)

- Nhiệt do bức xạ mặt trời vào phịng: [34] Q6= F.k.φm.∆t

(W)

(2.19)

- Nhiệt do lọt khơng khí vào phòng: [34]

(W)

(2.20)

Q7 = Q7h + Q7w

Q7h = 0,335.(tN – tT). V. ξ, W

(2.21)

Q7w = 0,84.(dN – dT). V. ξ, W

(2.22)

Trong đó,
tN, tT – Nhiệt độ của khơng khí tính tốn trong nhà và ngồi trời, 0C
dN, dT – Dung ẩm của khơng khí tính tốn trong nhà và ngồi trời, g/kg.kk
V – Thể tích phịng, m3
ξ – Hệ số kinh nghiệm
- Nhiệt truyền qua kết cấu bao che: [34]
Q8 = k.F.φ.∆t + (k1.F1 + k2.F2 + k3.F3 + k4.F4).(tN – tT)
Với

(2.23)

k - Hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che, W / m2. 0C
F – Diện tích bề mặt kết cấu bao che, m2
∆t – Độ chênh nhiệt độ giữa bên ngồi và bên trong phịng 0C
φ – Hệ số xét đến vị trí của vách.

2.2.4. Xác định lượng ẩm thừa
Lượng ẩm do người tỏa ra: [34]

W1 = n.gn

Với, n là số người trong phòng điều hòa

(2.24)