Báo cáo thí nghiệm kỹ thuật lạnh

Máy lạnh làm việc ở chế độ 3: làm lạnh không khí, buồng làm lạnh không đóng nắp tăng tải, van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng mở hoàn toàn.. Máy lạnh làm việc ở chế độ 1: làm lạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

STT Họ và tên Mssv Nhiệm vụ

BÀI 1: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY

LẠNH TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC NHAU 1

1.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU THÍ NGHIỆM 1

1.1.1 Mục đích thí nghiệm 1

1.1.2 Yêu cầu chuẩn bị 1

1.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 1

1.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm 1

1.2.2 Nội dung thí nghiệm 1

1.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM 2

1.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 2

1.4.1 Máy lạnh làm việc ở chế độ 1: làm lạnh không khí, van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng mở hoàn toàn 2

1.4.2 Máy lạnh làm việc ở chế độ 2: làm lạnh không khí, thay đổi chế độ làm mát dàn ngưng bằng cách điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng 3

1.4.3 Máy lạnh làm việc ở chế độ 3: làm lạnh không khí, buồng làm lạnh không đóng nắp (tăng tải), van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng mở hoàn toàn 5

1.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 6

1.5.1 Các thiết bị chính và phụ trên mô hình thí nghiệm 6

1.5.2 Công suất tiêu thụ điện trung bình của hệ thống 7

1.5.3 Độ quá nhiệt và độ quá lạnh 8

1.5.4 Bảng thông số của môi chất lạnh (sinh viên chọn 1 trường hợp để tính toán) 12

1.5.5 Tính toán COP của các chế độ 14

1.5.6 Nhận xét thí nghiệm 14

BÀI 2: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY LẠNH KHI THAY ĐỔI TRỞ LỰC TRÊN ĐƯỜNG ỐNG 16

2.1 Mục đích và yêu cầu chuẩn bị 16

2.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 16

2.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm 16

2.2.2 Nội dung thí nghiệm 16

2.3 NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM 17

2.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM 17

2.4.1 Máy lạnh làm việc ở chế độ 1: làm lạnh không khí, các van điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh mở hoàn toàn 17

2.4.2 Máy lạnh làm việc ở chế độ 2: làm lạnh không khí, đóng một phần van môi chất lạnh trước máy nén 19

2.4.3 Máy lạnh làm việc ở chế độ 3: làm lạnh không khí, đóng một phần van môi chất lạnh sau dàn ngưng 20

2.5 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 21

2.5.1 Công suất tiêu thụ điện trung bình của hệ thống 21

2.5.2 Độ quá nhiệt và độ quá lạnh 21

2.5.3 Bảng thông số của môi chất lạnh (sinh viên chọn 1 trường hợp để tính toán) 21

2.5.4 Tính toán COP của các chế độ 25

2.5.5 Thể hiện trên đồ thị logp-h 26

2.5.6 Nhận xét thí nghiệm 27

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý của máy làm lạnh nước và không khí

Hình 7 Van điện từ buồng nước lạnh

Hình 8 Van điện từ buồng không khí

Hình 9 Van tiết lưu

Hình 10 Thiết bị bay hơi

BÀI 1: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY

LẠNH TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC NHAU

1.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU THÍ NGHIỆM

1.1.1 Mục đích thí nghiệm

- Nhận biết các thiết bị chính, các thiết bị phụ của hệ thống lạnh

- Nắm được sơ đồ nguyên lý của hệ thống

- Khảo sát hoạt động của máy lạnh ở các điều kiện làm việc khác nhau

1.1.2 Yêu cầu chuẩn bị

- Sinh viên đọc trước hướng dẫn thí nghiệm, và ôn lại lý thuyết về máy lạnh

- Nắm được các bước vận hành máy, sử dụng thiết bị đo nhiệt độ, các thiết

bị đo điện và áp suất

1.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM

1.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm

- Máy làm lạnh nước và không khí (Tác nhân lạnh R-12)

- Thiết bị đo nhiệt độ Testo 735 và các cặp nhiệt điện (đo nhiệt độ môi chất lạnh tại đầu hút của máy nén, đầu đẩy của máy nén và sau khi ra khỏi thiết

bị ngưng tụ)

- Nhiệt kế thủy ngân (đo nhiệt độ không khí trước và sau dàn ngưng, nhiệt

độ nước lạnh)

1.2.2 Nội dung thí nghiệm

- Sinh viên thực hiện thí nghiệm và ghi lại thông số làm việc của máy lạnh

nội dung thí nghiệm

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý của máy làm lạnh nước và không khí 1.4 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM

❖ Các ký hiệu T1 đến T9 là nhiệt độ đo tại các vị trí được đánh số trên mô

hình thí nghiệm 1.4.1 Máy lạnh làm việc ở chế độ 1: làm lạnh không khí, van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng mở hoàn toàn

Trước khi chạy thí nghiệm, kiểm tra van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng được mở hoàn toàn

Bảng 1: Các số liệu đo được Ngay sau khi

hệ thống khởi động

0 phút 10 phút 20 phút 30 phút

❖ Thời điểm t = 0 được tính từ khi nhiệt độ của không khí T6 = 10oC

1.4.2 Máy lạnh làm việc ở chế độ 2: làm lạnh không khí, thay đổi chế độ làm

mát dàn ngưng bằng cách điều chỉnh van điều chỉnh lưu lượng gió tại

dàn ngưng

Sau khi hoàn thành nội dung thí nghiệm ở chế độ 1, sinh viên đóng van điều

chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng

Bảng 2: Các số liệu đo được

0 phút 10 phút 20 phút 30 phút

T 2 ( 0 C) sau thiết bị ngưng tụ 39,3 39,5 39,6 39,8

❖ Thời điểm t = 0 được tính từ khi hệ thống đã vận hành ổn định sau khi

đóng van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng

1.4.3 Máy lạnh làm việc ở chế độ 3: làm lạnh không khí, buồng làm lạnh

không đóng nắp (tăng tải), van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng

mở hoàn toàn

Bảng 3: Các số liệu đo được

0 phút 10 phút 20 phút 30 phút

T 2 ( 0 C) sau thiết bị ngưng tụ 36,4 36,9 36,9 36,7

mô hình

5

Lọc các tap chất trước khi mô chất vào van tiết lưu

Hình

7

Điều chỉnh chế độ làm lạnh buồng nước lạnh

buồng không khí

Hình

8

Điều chỉnh chế độ làm lạnh buồng không khí

Công tắc

áp suất cao

Dừng máy nén khi áp đẩy cao hơn mức quy định

Công tắc

áp suất thấp

Dừng máy nén khi áp hút thấp hơn mức quy định

ở trạng thái hơi

1.5.2 Công suất tiêu thụ điện trung bình của hệ thống

Công suất tiêu thụ điên trung bình trên hệ thống:

1.5.3 Độ quá nhiệt và độ quá lạnh

Hình ảnh thực tế các thiết bị

Hình 2 Máy nén

Hình 3 Thiết bị ngưng tụ

Hình 4 Bình chứa áp cao

Hình 5 Lọc bụi

Hình 6 Kính soi môi chất

Hình 7 Van điện từ buồng nước lạnh

Hình 8 Van điện từ buồng không khí

Hình 9 Van tiết lưu

Hình 11 Bình tách lỏng

1.5.4 Bảng thông số của môi chất lạnh (sinh viên chọn 1 trường hợp để tính toán)

❖ Chọn trường hợp phút 20 để tính toán cho tất cả các chế độ

❖ Tất cả các số liệu trong bảng đều được tra từ bảng 3: Các tính chất

nhiệt động của R12 ở trạng thái bão hòa trong sách nhiệt động lực học kỹ thuật do thầy Hoàng Đình Tín – Lê Chí Hiệp chủ biên và bảng 12: Các tính chất nhiệt động của hơi quá nhiệt R12 trong sách bài tập Nhiệt động học kỹ thuật và Truyền Nhiệt do thầy Hoàng Đình Tín – Bùi Hải chủ biên

❖ Tại điểm sau thiết bị ngưng tụ và trước van tiết lưu do trạng thái tại điểm

đó là lỏng chưa sôi nên nhóm đã lấy thông số của điểm lỏng sôi có cùng nhiệt độ

❖ Gọi các điểm 1, 2, 3, 3’, 4 lần lượt là các điểm tại đầu hút máy nén, đầu đẩy máy nén, sau thiết bị ngưng tụ, trước van tiết lưu và sau van tiết lưu trên chu trình lạnh

Bảng 7a

Enthanpy của điểm trước van tiết lưu được tra từ nhiệt độ đo được

T 3’ =T 5 =35,1 0 C và áp suất ngưng tụ p 3’ =p k =9,6 bar là i 3’ = 168,854 kJ/kg = i 4

Sau van tiết lưu

Enthanpy của điểm trước van tiết lưu được tra từ nhiệt độ đo được

T 3’ =T 5 =39,3 0 C và áp suất ngưng tụ p 3’ =p k =11 bar là i 3’ = 173,228 kJ/kg = i 4

Sau van tiết lưu

Bảng 7c

Enthanpy của điểm trước van tiết lưu được tra từ nhiệt độ đo được

T 3’ =T 5 =36,6 0 C và áp suất ngưng tụ p 3’ =p k =10,1 bar là i 3’ = 170,408 kJ/kg =

Sau van tiết lưu

1.5.6 Nhận xét thí nghiệm

Ta thấy ở chế độ 1 là chế độ làm việc bình thường, có COP là 3,09 thì công suất

tiêu thụ điện của hệ thống ổn định, độ quá nhiệt và độ quá lạnh giảm dần

Buồng lạnh làm việc ở nhiệt độ đạt yêu cầu

Ở chế độ 2 thì hệ thống lạnh làm việc với miệng gió của dàn ngưng bị đóng kín

nên việc giải nhiệt diễn ra không hiệu quả vì nhiệt độ của không khí sau dàn

ngưng tăng cao hơn nhiệt độ của chế độ 1 và tăng đến 38ºC (cao nhất trong 3 chế độ), ta thấy độ quá nhiệt và độ quá lạnh tăng dần, công suất điện tiêu thụ cũng tăng dần và là lớn nhất trong 3 chế độ mặc dù nhiệt độ trong phòng vẫn được duy trì ở mức yêu cầu, bên cạnh đó hệ số COP cũng giảm so với chế độ bình thường (chế độ 1) từ đó ta thấy hiệu quả sử dụng năng lượng không tốt

Ở chế độ 3 thì hệ thống lạnh làm việc với miệng gió mở bình thường nhưng tăng tải (mở nắp buồng lạnh), vì vậy mà nhiệt độ trong buồng lạnh không đạt yêu cầu (tăng đến 2ºC so với -2ºC ở chế độ 1) Công suất điện tiêu thụ của hệ thống cũng tăng cao hơn nhiều so với chế độ làm việc bình thường (chế độ 1),

độ quá nhiệt và độ quá lạnh cũng tăng dần và hệ số COP của hệ thống cũng giảm nhiều so với chế độ làm việc bình thường nên cho thấy hiệu quả sử dụng năng lượng không tốt

BÀI 2: KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY

LẠNH KHI THAY ĐỔI TRỞ LỰC TRÊN ĐƯỜNG ỐNG

2.1 Mục đích và yêu cầu chuẩn bị

2.1.1 Mục đích thí nghiệm

- Nhận biết các thiết bị chính, các thiết bị phụ của hệ thống lạnh

- Nắm được sơ đồ nguyên lý của hệ thống

- Khảo sát hoạt động của máy lạnh ở các điều kiện làm việc khác nhau khi thay đổi độ đóng mở

của van môi chất lạnh trên đường ống

2.1.2 Yêu cầu chuẩn bị

- Sinh viên đọc trước hướng dẫn thí nghiệm, và ôn lại lý thuyết về máy lạnh

- Nắm được các bước vận hành máy, sử dụng thiết bị đo nhiệt độ, các thiết bị

đo điện và áp suất

2.2 MÔ TẢ THÍ NGHIỆM

2.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm

- Máy làm lạnh nước và không khí (Tác nhân lạnh R-12)

- Thiết bị đo nhiệt độ Testo 735 và các cặp nhiệt điện (đo nhiệt độ môi chất lạnh tại đầu hút của

máy nén, đầu đẩy của máy nén và sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ)

- Nhiệt kế thủy ngân (đo nhiệt độ không khí trước và sau dàn ngưng, nhiệt độ nước lạnh)

2.2.2 Nội dung thí nghiệm

- Sinh viên thực hiện thí nghiệm và ghi lại thông số làm việc của máy lạnh ở 3 chế độ

• Chế độ 1: làm lạnh không khí, các van điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh mở hoàn toàn

• Chế độ 2: làm lạnh không khí, đóng một phần van môi chất lạnh trước máy nén

• Chế độ 3: làm lạnh không khí, đóng một phần van môi chất lạnh sau dàn

* Các van điều chỉnh lưu lượng không khí giải nhiệt cho dàn ngưng mở hoàn toàn

Sinh viên không tự ý đóng mở các van môi chất lạnh, GV sẽ thực hiện các bước này

Trước khi chạy thí nghiệm, kiểm tra van điều chỉnh lưu lượng gió tại dàn ngưng được mở hoàn toàn

Bảng 1: Các số liệu đo được

2.4.2 Máy lạnh làm việc ở chế độ 2: làm lạnh không khí, đóng một phần van môi chất lạnh trước máy nén

Sau khi hoàn thành nội dung thí nghiệm ở chế độ 1, sinh viên

Bảng 2: Các số liệu đo được

2.4.3 Máy lạnh làm việc ở chế độ 3: làm lạnh không khí, đóng một phần van môi chất lạnh sau dàn ngưng

Bảng 3: Các số liệu đo được

❖ Các điểm được trong phần mềm là 1, 2, 3, 4, 5 lần lượt là các điểm tại các vị trí đầu hút máy nén, đầu đẩy máy nén, sau thiết bị ngưng tụ, trước van tiết lưu và sau van tiết lưu Đây chỉ là các điểm được gọi tên tạm để

Bảng 7a

Chế độ 1

(sau 20 phút)

Đầu hút của máy nén

Đầu đẩy của máy nén

Sau TBNT Sau van tiết

Đầu đẩy của máy nén

Sau TBNT Sau van tiết

Hình 14: Code tra thông số trong EES chế độ 2

Hình 15: Bảng kết quả của chế độ 2

Đầu đẩy của máy nén

2.5.5 Thể hiện trên đồ thị logp-h

Chế độ 1:

Hình 16: Đồ thị logp-h ở chế độ 1 bài 2C

Chế độ 2:

Hình 17: Đồ thị logp-h ở chế độ 2 bài 2C

Chế độ 3: Vì không thể xác định được vị trí điểm trước và sau tiết lưu nên bỏ qua việc

thể hiện trên đồ thị logp-h

2.5.6 Nhận xét thí nghiệm

- Ở chế độ 1: ta thấy lúc này hệ thống làm việc ổn định và hiệu quả vì công suất điện tiêu thụ ổn định và nhiệt độ trong phòng cũng ở mức thấp đúng với yêu cầu làm lạnh

- Ở chế độ 2 khi ta đóng một phần van ở vị trí trước máy nén:

thường Nhiệt độ ngưng tụ cũng giảm theo do lúc này lượng gas giảm dẫn đến lượng nhiệt lấy ra được cũng giảm

• Lượng điện tiêu thụ cũng giảm chút ít do lúc này máy nén chỉ làm việc ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ở chế độ 1

- Ở chế độ 3 làm lạnh không khí, đóng một phần van môi chất lạnh sau dàn ngưng:

• Lúc này ngay tại van ta đóng nó đã gần như làm vai trò của một van tiết lưu mới do cũng có tác dụng giảm áp suất, thấy có hiện tượng hơi nước đóng băng trên đường dẫn gas

• Nhiệt độ không khí trong buồng lạnh lúc này tăng cao do gas lạnh đã trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài

• Lượng điện tiêu thụ cũng giảm chút ít do lúc này máy nén chỉ làm việc ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ở chế độ 1 và chế độ 2

• Sự mất áp cũng giúp nhiệt độ bay hơi giảm nhưng so với lượng gas đi vào giảm đi rất nhiều thì hiệu quả làm lạnh cũng giảm theo

• Lượng gas đi vào máy nén ít cũng dẫn đến nhiệt độ ngưng tụ giảm, lượng điện giảm theo Lý do lượng gas đi vào máy nén ít là vì độ quá nhiệt quá cao, dẫn đến lượng gas đi vào máy nén ở trạng thái hơi quá nhiệt có thể tích riêng lớn hơn nhiều so với bình thường, từ đó làm khối lượng riêng giảm đi nhiều, mà lưu lượng thể tích của máy nén piston là gần như không đổi nên lưu lượng khối lượng đi vào máy nén cũng giảm

đi nhiều so với bình thường

• Nhiệt độ bay hơi lúc này có giảm do mất áp, nhưng lượng môi chất lạnh

đi qua ít cộng với việc nhận nhiệt từ môi trường bên ngoài làm lượng môi chất lạnh bay hơi gần hết khi vào dàn bay hơi, khi đó chủ yếu môi chất lạnh ở dạng hơi nên việc nhận nhiệt từ không gian cần làm lạnh kém hơn nhiều so với khi môi chất lạnh nhận nhiệt ở trạng thái lỏng do khi đó

hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (α) của hơi thấp hơn lỏng nhiều Chính vì vậy

mà nhiệt độ trong phòng đã tăng cao và không đạt yêu cầu làm lạnh