Luận văn thạc sĩ nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm Ứng dụng máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải

Với cơ sở trên, tác giá của luận văn dã lựa chọn hưởng nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm ứng dựng máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải trên các phương tiên đánh b

DANII MỤC CÁC TĨNH VẼ, ĐÓ TỊH, à- _—. - DANH MỤC MỘT SỐ CÔNG TRINH KHOA HOC CONG RO TỪ KAT QUA

ĐỂ TÀI NÀY "— Ô

1.2 Tổng quan nghiên cứu về máy lạnh hấp thụ i28

1.3 Đối tượng, mục đích vả phạm vi nghiên cửu — BL

1.3.2 Mục dích và phạm vị nghiên cứu

Chuong 2 CO SG TINLL MAY LANL LAP THU MOT CAP NIGALO

fia way lạnh hấp thụ một cấp NH;/FạO 35

2.1 Nguyên lý lam vi

2.1.3 Nguyên lý lâm việ cniiieereeroe psn ST 2.2 Cơ sở tỉnh các thing sd trang thai etia dung dich NHs/E2O 37

22.4 Nông độ của hi bay 28 8 dan dịch NEO ¬ -

3.6 Hệ số dẫn nhiệt của dung dich - - 39

i

2.3.1 Xác định thông số trạng thái của môi chất lại các điểm mút trên cha

240 2.3.3 Xác định các đòng nhiệt của hệ thông và chu trinh pees

2.3.3 Cơ số tính toán các thiết bị trong chủ tình 45

Chương 3 NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH 49

3.27 Đánh giá kết quả nghiên cứu riêng vẻ máy lạnh hấp thụ NHạ/H;O sử

dịng nẵng lượng trặt trời kết hợp với nhiệt thôi - - 50

3.3 Hướng thiết kế, chế tạo và xây dựng mô hình seessees S0,

3.4 Tính toản, thiết kế, chế tạo mô hình - 43

3.4.1 Tinh chủ trình máy lạnh bắp thụ 1 cấp NH¿/HẠO 33 3.4.2 Tỉnh thiết kề, chế tạo mô bình máy lạnh hap thụ NHa/H5O 57 Chuong 4 VAN HANH THU NGHTEM VA BANH GTA MO HINH 72

4.1 Xác dịnh các chế độ vận hành

4.3.1 Kết quả vận hành ở ché dộ ÖL svar osssssessseesee.7

4-4 Đánh giá mỏ hình chế tạo csneeerre caseeseee Số

TẢIIIEU

PHU LUC

THAM KHAO

10/2015, dưới sự hướng dẫn nhiệt tinh của T8 Đặng Trằn Thọ, giảng viên trường DIBK Là Nội

Em xin chân thành câm ơn TS Đặng Trần Thọ đã giúp đỡ em hoàn thành bên

luận văn Đồng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy giáo, cô giáo trong,

trường đã quan tâm giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trường,

Tác giả luận văn

Hoang Mai Hing

Nội dung luận văn có tham khảo và sứ dụng các tải liệu, thông tin được đăng tái

trên các tạp chỉ và các trang web theo danh mục lài liệu tham khảo của luận van

Nếu sai, tôi xin chiu mọi hình thức kỹ luật theo quy dịnh

'Tắc giả luận văn

Hoang Mai Hing

q: Mat d6 dong nhigt, WAn?

+: Nhiệt Ấn hóa hơi, kl/kg

Ở : Nhiệt dung riêng, kJ/ŒkpK)

P: Khối lượng riêng, kgm?

k: Hệsó truyền nhiệt, W/mÊ2K)

ơ: Hệ số tỏa nhiệt, WjmˆK)

8: Chiéu day, m

d: Đường kinh của éng, m

1: Chiều dài Ống, m

:a: Tốc 46, m/s

8: Gia tốc trọng, trường, nu/s2

+: Thông số của dung dịch đậm đặc

a: Thông số của dưng dịch loãng 0: Thẻng số của mới chất lạnh ở nhiệt

độ bay bơi k: Thông số của môi chất lạnh ở nhiệt

mm : Thông số của chất lỏng tải lạnh

1: Thông số đầu vào 2: Thông số dầu ra

+: Bên trong

m Bênngoài em: Gia nhiệt sh: Sinh hơi

ht: Hap thu bl: Budng lanh

Đăng 1.4 Số liễu về các tàu cá lắp máy có công suất lớn hơn 50HE

láng 3.1 Các thông số trạng thái của chu trình máy lạnh hap thy NUs/120

Bảng 3.2 Bảng thống kê giá trị các phụ tải máy lạnh hấp thụ NHz/P;O

Bảng số liệu ban dẫu cúa thiết bị ngưng tụ - Bảng kết quả tính toán thiết bị ngưng tụ

Bảng kết quả tỉnh toàn thiết bị bay hơi co ti ree

àu ban đầu của binh sinh hơi

ban đầu của thiết bị ngưng tụ hỏi lưu

Bảng 3.11 Bắng kết quả tính toán bình sinh hơi

Bang 3.12 Bảng kết quả tỉnh toán thiết bị ngưng tụ hỏi lưu

Bang 3.13 Bảng số liệu ban đâu của thiết bị hồi nhiệt môi chất lạnh

Bảng 3.14 Bảng kết quả tính Loáu thiết bị hồi nhiệt môi chất

Bang 3.15, Bâng số liệu ban dẫu của thiết bị hồi nhiệt dụng dịch

Bang 3.16 Bâng kết quả tính toán thiết bị hồi nhiét dung dich

Bảng 3.17 Bảng số liệu ban dâu của bộ thu nhiệt khói thấi

Bang 3.18 Bang két qua tinh toán bộ thu nhiệt khỏi thái

Bang 4.4 Kél qui vận hành mê hình khi gia nhiệt bằng tăng lượng mặt trời ở điều

Hình 1.1 Sơ để nguyên lý máy lạnh hếp thụ co s5 SH

Tỉnh 1.2 Sơ đã

yy lanh hap thu F20/LiBr tac dung dow bé trí trong 2 vd 5 Hình 1.3 Sơ dé may lanh hap thy H2O/LiBr tac dung don bé trí trong Ì vỏ 6 linh 1.4 Sơ để máy lạnh hấp thụ LIzO/LiDr tác dụng kép loại L B

Tình 1.5 Sơ đổ máy lạnh hấp thụ HạO/T/IEr tác dụng kép loại 2 8

Hình 1.6 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ HaO/LiBr tác dụng kép loại 3 9 THình 1.? Sơ đồ máy lạnh hấp thụ NI:/TIzO một cấp ¬- ˆ

“Hinh 1.8 Sơ đỗ máy lạnh hấp thụ NH¿/H;O hai cấp 7 - 12

Tĩinh 1.10 Máy lạnh bắp thụ năng lượng mặt trời loại gián đoạn NIa/TO 18 Tình 1.11 Sơ để máy lạnh hấp phụ năng lượng mặt trời loại gián đoạn 19

linh 1.12 Sø để máy lạnh hấp thụ sử đựng các nguồn nhiệt kết hợp 20

“Hình 2.1 Sơ đê nguyên lý máy lạnh hấp thụ NH;/HạO 35 Hình 3.2 Để thị i-š của cáo quá trình trong chu trình máy lạnh hấp thụ NHz/HạO 36

“Hình 4.2 Biển thiên nhiệt độ theo thời gian với nguồn nhiệt bằng khói thải trong

Hình 4.3 Bién thién nhiệt dộ theo thời gian với nguồn nhiệt bằng khỏi thải trong,

Hình 4.4 So sénh biển thiên nhiệt độ theo thời gian vớt nguồu nhiệt bằng khỏi thải

trong điều kiện tĩnh vả rung lắc c5 ctrecec treo f7

“Hình 4.5 Biến thiên nhiệt độ theo thời gian với nguên nhiệt bằng năng lượng, mặt

-.79 linh 4.6 Biến thiên nhiệt độ theo thời gian với nguồn nhiệt bằng năng lượng mặt

trời trong diều kiện tĩnh

Hình 4.8 Biến thiên nhiệt đỗ theo thời giam với nguồn nhiệt bằng nguồn nhiệt đẳng,

Tlinh 4.9 Biển thiên nhiệt 6 theo thời gian với nguồn nhiệt bằng nguồn nhiệt đồng

Hình 4.10 Sơ sánh biển thiên nhiệt độ theo thời gian với nguồn nhiệt bằng nguồn

nhiệt đẳng phát trong điều kiện tĩnh và rung lắc - - 85

Pang Tran Tho, Toang Mai Hỗng, “Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình thực

nghiệm máy lạnh hấp thụ NHz⁄/H›0 sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải trong

điều kiện có rung lắ:

3336

tạp chỉ Măng lượng Nhiệt, SỐ 125-09/2015, 1SSN 0868-

xi

trường đã và đang, được các nhả hoạch định chính sách, oác nhà khoa học quan tâm,

tìm kiếm các giải pháp Ngành lạnh là một trong các ngành cô các thiết bị tiêu tha

năng lượng lớn, chủ yếu là năng lượng diện, tuy nhiên ngành lạnh cũng thâm nhập

vào hầu hết cáo ngành kinh tế quan trọng, hỗ trợ tích cực cho các ngành đó phát triển, dặc biệt là các ngành chế biển thực phẩm, công nghiệp nhẹ và đánh bất thay hải sản Vậy làm thể nào vừa đáp ứng được nhu cầu về lạnh vừa sử dụng năng, lượng tiết kiệm và hiệu quả vẫn đang được nhiều nhà khoa học, nhiều cơ quan nghiên cứu và tổ chức chính phủ dầu tư nghiên cứu

Một trong những hướng nghiên cứu tu tiên hiện này lả công nghệ lắm lạnh 'bằng máy lạnh háp thụ (MLHT) ở cá thế giới và Việt Nam Với công nghệ làm lạnh

aay cân nguồn nhiệt có niệt độ từ 80 °C dén 150 °C nén cd thé dimg được nhiều nguồn nhiệt khác nhau như năng lượng mặt trời, nhiệt thừa, nhiệt thái, Vì vậy, ở

đâu cỏ nguồn nhiệt thải liên tục và én định, thì giải pháp tận đụng nhiệt thừa, nâng,

cao liệu suất của hệ thống bằng cách dùng MLHT để tận dụng luôn được uu tiên hàng đâu đo có triển vọng cao

Mat khác, kinh tế biến là một trong những ngành mũi nhọn, có tiềm năng

là tiểu ra biển lớn đễ tim kiếm, khai thác

phát triển của Việt Nam, xu thế lất

Bởi vậy phải co chién lược phủ hợp nhằm bảo đấm cho những con tàu đủ sức ra

khơi xa, neo đậu đãi ngày trên biển để khai thác hải sân và bảo vệ vững chắc biển,

đão của Tỏ quốc Có thể nói ngư dân hiện nay g4p phải khó khăn nhất khi đánh bat

xa bờ (hảng nghìn km) với thời gian đi biển dải ngày là nguồn năng lượng để chạy

tàu và bảo quân hải sẵn đã đánh bãi Phương pháp thông dụng hiện có là ướp đá

lạnh Tuy nhiền, hiệu quá sử dụng nước dã không cao, lơn nữa lượng nhiền liệu

cung cấp để vận chuyển đá trên tàn khá lớn, nên xu hướng chuyển sang sử đựng hệ

rải cần thiết

Với cơ sở trên, tác giá của luận văn dã lựa chọn hưởng nghiên cứu lý thuyết

và thực nghiệm ứng dựng máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải trên các phương tiên đánh bắt xa bờ Cụ thể, tác giả đã tập uumg nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình MLHT sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải làm

việc được trong điều kiện có rung lắc Mô hình đã được chế tạo thành công và thực

tiện được các chế độ thục nghiệm cơ bần về MT,BHT Kết quả cho thấy thiết bì đã hoạt động én định vá đáp ứng được yêu câu đề ra

Da thời gian thục hiện đề tài có hạn và những hạn chế của cá nhân nên chắc

không tránh khỏi những thiểu sói Tác giả rất rong sự góp ý, chỉnh sửa của các thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn

xi

Chương 1 TÔNG QUAN 1.1 Tổng quan máy lạnh hấp thụ

1.1.1 Khái niệm, nguyên lý lâm việc và phân loại máy lạnh hấp thụ

xrhan, Chất có nhiệt độ sôi thấp là môi chất lạnh, chất có nhiệt độ sôi cao là chất hấp

thụ Ví dụ: cặp môi chất NI1:/TàO cỏ NI là môi chất lạnh còn TIzO là chất hập thụ

Hay cặp môi chất LiBr/HạO có LiEr là môi chất lạnh còn H20 là chất hấp thụ

MIHT và máy lạnh tiến hơi có đặc điểm chưng là có vòng tuần hoàn môi chất

lạnh tương tự nhau Diễm khác biệt chính ở đây là máy nén trong MLIIT sử dụng lả loại máy uén nhiệt thay vi sử đụng loại máy uén hơi như rong may lauh thang

thường

Cum may nén nhiệt bao gồm các thiết bị cơ bản như: hết bị hap thụ, thiết bị

sinh hơi, bơm dụng dịch và tiết lưu dụng địch

1.1.1.2 Nguyên lý làm việc máy lạnh hẳn thự

a So dé nguyen Lý chung về máy lạnh hấp tíg

Sơ đỗ nguyễn lý chung về MLHT thể hiện trong hình 1.1

b Nguyên lý làm việc máy lạnh hấp thụ

'Trong MLHT có 2 vòng tuần hoàn chính là vòng tuần hoàn dung dịch và vòng, tuần hoàn môi chất lạnh

- Vòng tuần hoàn dụng dịch: Tại bình hấp thụ (HT) hơi sinh ra từ thiết bị bay

hơi (BH) dược “hút” về và cho tiếp xúc với dung dich loãng từ van tiết lưu dung, địch đến Do ở nhiệt độ thập, đưng địch loãng hấp thụ hơi môi chất để trở thành

dụng địch đậm đặc Nhiệt tổa ra trong quá trình hấp thụ thải cho môi trường làm:

1

mất, Dung dịch đâm dặc dược bơm dung dich bom lên binh sinh hoi (SH) 6 day do

điều kiện nhiệt độ cao, phần hơi môi chất sẽ bị tách ra khỏi đụng dịch đậm đặc để đi vào Huết bị ngưng tụ còn dung dịch trở thành dụng dịch loãng Dung địch loãng được dưa qua van tiết lưu dụng dịch dề tr lại bình hap thw ‘Tai binh hap thy dung địch loãng được kết hợp trở lại với hơi môi chất hạ áp ở phía thiết bị bay hơi để trở thanh dumg dich dam đặc, khép kín vòng tuần hoàn dung dịch, và lại liếp tục một

che trinh mei

TEnh 1.1 So dé nguyén Ip mdy lạnh hấp thụ

NT: Thiết bị ngưng tụ; BH: Thiết bị bay hơi; TT: Thiết bị tiết lưu;

SH: Thiét bi sinh hoi; HT: Thiét bi hap thu; Boa: Bom dung dich;

Tia: Tiét lau chung dich

~ Vòng tua hoàn môi chất: Hơi môi chất sinh ra sau thiết bị sinh hơi của máy nén nhiệt được đưa vào thiết bị ngưng tụ (NT) Tại thiết bị ngưng tụ hơi môi chất

thái nhiệt cho môi trường giải nhiệt và ngưng tạ thành lóng cao ép Lông cao áp đi

qua van tiết lưu (TL) để hạ áp suất xuống lỏng hạ áp Môi chất sau tiệt lưu tiếp tục dược dưa vào thiết bị bay hơi (BH) Tại dây, mỗi chất có nhiệt dộ bay hơi thấp hon

nhiệt độ môi trường cần làm lạnh nèn nhận nhiệt và hóa hơi Ti hạ áp lại được đua

2

vẻ bình hấp thụ dé kết hợp với dung dịch loãng ở bình hap thu (TT) của máy nén nhiệt Qua máy nén nhiệt hơi môi chất lại được tách ra ở thiết bị sinh hoi (SLD) véi trạng thái hơi cao áp để đưa trở lại thiết bị ngưng tụ khép kín vòng tuần hoàn môi chất vả tiếp tục một chu trình mới

1.1.L3 Phân loại

Máy lai hấp thụ có rhiễu loại và thường được phân ra theo những loại sau:

- Phân loại theo cặp môi chất sử dụng ta có:

+ Máy lạnh hấp thy NIGTLO

L Máy lạnh hấp thụ LiBr/HzO

- Phân loại theo chu trình làm việc ta có:

| MLHT chu trinh tac dung don (Single Effect) +MI.HT chu trinh tac dung kép (Double Effect) + MLITT chu trình một cấp

1 MLHT chu trình hai cấp

+MLHT chủ kỳ

+ MLHT khuếch tán Đưới đây là một số loại máy lạnh hập thụ thường sử dựng,

a May lank hip thu Nuức/Brumualiti (H,0/LiBr)

Máy lạnh hập thụ HạO/LiBr được sứ dụng rộng rãi, đặc biệt là trong kĩ thuật diều hòa không khí, nhiệt độ sôi khoảng 7 °Ơ Trong đỏ, nước là môi chất lạnh và

‘bromualiti là chat hap thy Máy có những đặc điểm sau:

- Ưu điểm:

+ Tỷ số áp suất nhỏ Pk/P, x 4, hiệu số áp suất thấp P¿ - P„ = 3,6 kPa

+ Không cân thiết bị tỉnh cắt hơi môi chất vì từ dụng địch 1IzO/LiDr chỉ có

hơi môi chất lanh là nước thoát ra

+ Nhiệt độ nguồn nhiệt cáp cho bình sinh hơi cho phép thấp đến 80 *C do dé

có thế sử đụng, các ngiên nhiệt thải rẻ tiên Nêu có nguồn hơi nước có nhiệt độ cao,

đầu tiên có thể dùng chạy mây lạnh luabin, sau đó mới đùng cho may lạnh hấp thụ

1O/LiTr.

- Nhược diễm:

+ Tinh ăn mỏn của dung dịch rất cao, gây han gí thiết bị

+ Phải duy trì chân không trong thiết bị

+ Nhiệt độ làm lạnh không xuống quả dược 5 °C vị ở dây môi chất lạnh là

nước sẽ bị đông băng,

May lạnh hấp thụ HạO/TiBr có một số loại sau

* Méy lank hap thu LLO/LiBr tac dung don (Single liffect)

May Janh hap thu H2O/aBr tae dung don (Single Elect) vé nguyén ly gồm ba vòng tuần hoàn: tuần hoàn môi chất lạnh (nước), tiân hoản dung dịch; tuần hoàn nước làm mát Trong thực tế người ta có bề trí thêm hỏi nhiệt để tăng thêm hiệu qua Triệt (gia nhiệt cho đứng địch loãng trước khi vào bình hấp thụ HT) Sơ đỗ nguyên

lý của hệ thống được thể hiện trong hình 1.2

Trong sơ đồ trên bình l có áp suất ngưng tụ, nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ gia

nhiệt tương ứng với nó là các thiết bị ngưng tụ và sinh hơi Bình 2 có áp suất bay hơi, nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ hấp thụ, tương ứng là thiết bị bay hơi và thiết bị

tấp thụ Hai bình không cân bổ trí thêm cách nhiệt vi chân không cao trong thiết bị

đã cách nhiệt lý tưởng,

Nguồn nhiệt (hơi nước, khi thải có nhiệt độ '> 80 °C) théng qua thiết bị trao đôi

nhiệt gia nhiét cho dung dich HO/LiBr dam dae trong binh sinh hoi

Môi chất lạnh là hơi nước sinh ra bay lên đàn ngưng lạ ở phía trên, thải nhidt cho rước làm mát và ngưng tụ lại còn dung địch lúo này trở thành dung dich loang

và tiết hà về bộ phân bắp thụ ở bình 2 qua hệ thống voi phun Nude sau khi ngung

tụ ở dàn ngưng sẽ tiết lưu qua xi phông 4 dé can bing áp suất rồi chảy về dan bay hơi Tại đây, nhớ áp suất thấp, nước bay hơi sinh lạnh llơi nước sinh ra sẽ được dung địch loáng hap thụ ở bộ phận hấp thụ Nhiệt tổa ra do hap thu (hay ngưng La tại áp suất thấp) sẽ thái cho nước làm mát Lạnh ở dàn bay hơi sẽ dược chat tái lạnh

là nước đưa đến nơi tiêu thụ

Sau khi hấp thụ hơi nước, dung dịch trở thành đậm đặc và được bơm dung dịch

bơm lên bình sinh hơi Ở đây hồi nhiệt bỏ trí để tận dụng nhiệt từ dung dịch loãng,

Chất tải lạnh Nguồn nhiệt

Hinh 1.2 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ H›O/LiBr tác dụng đơn bồ trí trong 2 vô

1,2: Ï⁄õ bình; 3: Bơm môi chất lạnh; 4: Xi phông; 5: Nhánh phụ

SH: Sinh hơi; HT: Hấp thy; Baa: Bom dung dich; NT: Dan ngung;BH:

Dan bay hơi; HN: Hồi nhiệt

———-: Đường tuân hoàn dung dịch

— :Đường tuần hoàn môi chất

có nhiệt độ cao gia nhiệt cho dung dịch đậm đặc có nhiệt độ thấp trước khi vào bình

sinh hơi

Ngoài ra đề tăng hệ số trao đổi nhiệt tại đản bay hơi, người ta thiết kế bộ phận thu hồi nước ngưng chảy từ dàn ngưng tụ về qua xi phông 4 rồi dùng bơm tưới đều lên thiết bị trao đổi nhiệt với chất tải lạnh (dạng ống xoắn) Nude lam mát tại bộ phan hap thụ vả bộ phân ngưng tụ có nhiệt độ khác nhau do đó người ta bố trí nhảnh phụ của đường tuần hoàn nước làm mát để cân bằng nhiệt độ

Các chỉ tiết chuyên động (sử dụng điện năng) lả bơm dung dich va bơm môi chất

với yêu cầu độ kín lớn vả chân không cao (vì môi trường trong các bình đỏi hỏi

chân không cao) Ngoài ra cần bố trí thêm bơm chân không dễ loại trừ khí trơ, không khi nhằm duy trị độ chân không cao

Tăng suất lạnh của máy lạnh hấp ta HạO/LiBï có thể điều chính dễ dàng, Có thể giảm tới 10 % năng suất lạnh tối da bằng cách diễu chính nguồn nhiệt cấp vào tình sinh hai và nguồn nước làm mat hoặc trích một phản dung địch dam đặc lẻ ra phải vào bình sinh hoi quay trở về bình hấp thụ (để làm lống nhiệt độ dụng dịch ở Định hấp thụ) Có thể kết hợp cả hai plưương pháp trên

Tình 1.3 là sơ để máy lạnh hập thu [LO/LiBr duge bé ti trong mét v6 Binh

sinh hoi va ngung tu 66 ap suất cao được bố trí phía trên ngắn cách với phía dưới bởi vách ngăn (vách ngăn có bể trị phần thoát nước ngưng tụ xuống phia dudi Binh

thấp thụ và bay hơi só áp suất thập bỏ trí phía đưới Cách bố trí này cũng đòi hỏi chân không cao

Tình 1.3 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ H›O/LuBr lác dụng dơn bồ trí trong 1 vỗ

SH1: Sinh hơi; LIT: Liếp thụ, NỈ: Làn ngưng;BI1: Dàn bay hoi; LIN: 118i

nhiệt; Bàu: Bom đụng địch; B„.: Bom mỗi chất

* May lanh bắp thụ H›O/LiBr túc dung kép (Double Effect)

V

là khi tăng nhiệt độ nguồn nhiệt thí COP gần như tăng không dang ké, COPmas<

tới máy lạnh hấp thu HzO/T.iBr tác dựng đơm đã giới thiệu ở trên có nhược điểm

0.76 Do đó, để tận đụng hiệu suất cửa các nguồn nhiệt có nhiệt thê cao ta sử đựng,

6

sg dé tác dung kép So dé nay làm việc rất hiệu quả với phương pháp cấp nhiệt là khí đốt và đang được sử dụng rộng rai dé lam lạnh rước (chất tái lạnh) cho điều hòa

không khí

Các sơ dễ máy lạnh hấp thụ tác dụng kép có nguyễn tắc hoạt dộng chung nhw sau: hơi nước (môi chất lạnh) được sinh ra và quá nhiệt rhờ nguồn nhiệt có nhiệt độ

cao từ bình sinh hơi SH dị vào ống xoắn tại bình rung gian TG Tai diy, hoi nude

quả nhiệt nha nhiét cho nước bên ngoài ống xoắn rồi sục thẳng vào bình ngưng tụ

TT ngưng tụ hoàn toàn tại đây Nước trong bình trung gian TƠ được gia nhiệt sẽ đóa hơi và đi vào bình ngưng tụ nhờ hệ thống giâm áp rồi ngưng tụ tại đây Chính

phan hơi nước (môi chất lạnh) bỏ sung này đã làm tăng hiệu suất nhiệt Cách đặt tên

la tac đựng kép là đo có 2 lần sinh hoi và 2 lần ngưng tụ (một lần ngưng tụ và sinh

hơi đẳng thời tại bình trung gian),

Loại thứ nhất (hình 1.2) là loại cấp dịch nối tiếp với 2 hỏi nhiệt HNL và IIN2,

dụng dịch đâm đặc được bơm đưng địch đưa vào bình sinh hơi SH

TLoại sơ đỗ này có các đặc điểm sau

+ Dung dich đâm đặc từ bình hấp thụ HT được cấp hoàn toản vào bình sinh

hoi SH

+ Dung dich dam đặc di qua hồi nhiệt HMI sau do mới dén HN2, Bo héi nhiệt LIN] lam việc với dung dịch đậm đặc đến từ bình hấp thụ LIT va dung dich loãng đến từ bình trung gian TG Bộ hỏi rhiệt HN2 lâu: việc với dụng địch đậm đặc

dến từ HN1 vả dung dịch tưng gian từ bình sinh hơi SH Như vậy, dung dịch dậm đặc được gia nhiệt thém khi qua ITN2

1 Áp suất tại bình sinh hơi SH và ống xoắn trong bình trung gian TG là px (ơn nhấp, Áp suất tại bình ngưng tụ WT vd trong bình trung gian TƠ là p„ “ p Ấp

suất tại bình bay hơi BII vả bình hập thụ ITT là p; < pự

1 Nhiệt độ tại bình sinh hoi SH fa i, Nhiệt độ trong bình trung gian TG va

Đình ngưng tụ NT là tự < tk Tuy nhiên nhiệt độ trong Ống xoắn tư * ty + 5 K Nhiệt

độ tại bình bay hơi BH và hấp thụ HT thấp nhất ty < tụ,

Hơi nước

ra Nude lam mat

Chất tái lạnh

Hinh 1.4 Se đồ máy lạnh hap thụ H›O/1ABr tác dụng kép loại 1

SUL: Sinh hot; LIT: Lldp thu; NT: Dan ngung;BH: Dan bay hoi; LIN: Hồi nhiệt;

1G: Binh trang gian; Baa: Bom dung dich; Bre: Bom môi chất lạnh;

Logi thứ bai (hình 1.5) là loại cấp địch nỗi tiếp với 2 hỏi nhiệt, nhưng dung dich đậm đặc đưa vào bình trung gian và có thêm mnột bơra dung địch để bora dung dich

loãng vào bình sinh hơi SH Sơ đồ này có đặc điểm

Hơi nước Hơi nước

+ Dung dich dam dic từ bình hắp thụ HT qua bộ tao đổi nhiệt HN] trước khí cấp hoán toản vào bình trưng gian UG

+ Bộ hỏi nhiệt HNI lâm việc với dòng dụng địch đâm đặc đến từ bình hấp thụ

HT và dòng dung dịch loãng dến từ bộ hỏi nhiệt HN2 Hội nhiệt HN2 làm việc với

dòng dung dịch có đậm đặc đến từ bình trưng gian TG và dòng đụng dịch loãng từ dink sinh hoi SH Do dé, dung dich dam đặc được gia nhiệt thêm khi qua HN2

+ Áp suất của ác bình trong sơ đồ này giống với sơ đô phân a Tuy nhiên, áp

suất làm việc của đẻng dung dịch loãng từ bình SH đến bình IIT giảm từ pụ đến p‹ (độ chênh áp khá lớn) đo đó phải có phương ân giảm áp thích hợp,

- Logi 3 (hinh 1.6) May Janh hap thy Ll,O/Libr tac dung kép (double effect) loai cập địch song song Loai nay cé đặc điểm sau:

+ Dung địch đận đặc được cấp đẳng thời vào bình SH và bình TỔ với lưu lượng, theo tỷ lệ quy định trước (rong thực tế chênh lệch không đáng kê)

11ảnh 1.6 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ LIaQ4 tác dụng kép loại 3

SH: Sinh hoi; HT: Hap thu: NT: Dan ngung:BH: Dan bay hơi; HN: Hồi

nhiét; TG: Bình trưng gian; Bạa: Bơm dung dịch; Bạc: Bơm môi chất lạnh;

L Bộ hồi nhiệt HN1 làm việc với đông dime dich dam đặc từ bình HT và dòng dụng địch loãng từ bình trung gian TG Bộ hỏi nhiệt HN2 làm việc với dòng dung,

dich dam đặc từ bình HT và dòng dụng địch loãng từ bình SH Như vay, dung dich đậm đặc được gia nhiệt thém khi qua LEN?

+ VỀ áp suất cũng giống như các sơ đỗ trên Tuy nhiên, do só sự hòa trộn

giữa 2 dòng dung loãng đặc từ bình SH (áp suất px) và dung, dịch dâm dặc từ binh

TG (ap swat pig) cho nén phải có chế độ giảm áp để có thể hòa trộn Sau đỏ giảm áp

tiếp tới De,

b May lank hap thu Amoniac/Niwoc (NHYH20)

May lank hap thu NH3/A2O cé kha wing Han lanh siu với nguồn nhiệt có nhiệt

độ không quả cao Phạm vi ứng dụng lớn, tuy nhiên thiết bị có phần phức tạp Loại

xuáy lạnh này có một số loại sau:

* Máy lạnh hấp tụ Amoniac/Nước (NHƯH)G) một cấp

Hình 1.7 biểu điễn sơ đổ nguyên ly của máy lạnh hap thu NH3/H20 lién tue |

Nguyên lý hoạt dòng như sau: Nhiệt cấp vào bình sinh hoi SH (qua thiết bị trao

đổi nhiệt) làm dụng dịch sối và bay hơi Hơi bay ra khỏi bình SH là NII; (có lẫn

xnột phân nhỏ HạO) đi đến bình ngưng tạ KT để ngưng tu thành lông Tổng NHạ qua van tiết lưu ‘TL dén bình bay hoi BH Hoi nay dược dưa vẻ bình hắp thụ HT, hơi này được hấp thụ bởi dung dịch loãng từ bình SH trở về Sau đó, nhờ bơm dung, địch bơm trở lại bình sinh hơi 8H tiếp lục chủ trình tuần hoàn

‘Trong, may Janh hap thy NHs/H20 có bỏ trí thêm thiết bị trao đổi nhiệt HN

nhằm quá lạnh cho môi chất lỏng trước khi tiết lưu vào bình bay hoi BI và hải nhiệt HN2 nhằm quả nhiệt cho đụng dịch đậm đặc nhờ dung địch loãng có nhiệt độ cao trước khi vào bình sinh hơi SH Vi amoniac có lẫn hơi nước nên trong bình sinh hơi SH phải bố trí thiết bị tỉnh luyện tách hơi nước ra khỏi hơi amoniae Để thực

hiện công việc này phât bố trí thêm thiết bị ngưng tụ hội hưu Qn Da đó nhiệt cấp vào bình sinh hơi SH phải tăng một lượng Qn so với chế độ làm việc không có

ngưng tụ hỏi lưu

* Máy lạnh hấp thụ Amomiac/Nước (NHƯH)Q) hai và nhiễu cấp

Bai voi may lanh nén hơi NHạ nên Pụ/P, >> 9 thì người ta chuyển sang máy lạnh

hai cấp nén Đết với máy lạnh hập thụ, điều kiện

điều kiện nhiệt động đề duy trì chu trình máy lạnh hấp thụ hoạt động, nêu các điều

kiện dẫn tới tỷ số nhiệt quá nhỏ thì người ta sử đựng máy lạnh hấp thụ hai hay nhiều

img khử khí phổi đương chỉ là

cấp

Tinh 1.8 la so đỗ máy lạnh hấp thụ NITI1:O hai cắp Chu trình gảm hai bình

sinh hơi và hai bình hắp thụ tương ứng bai cấp áp suất hạ áp và cao áp SHc, SH và

HT, HTr Hơi môi chất sanh ra ở bình sinh ơi cao áp SHc được dựa vào dàn ngưng

tụ thi hơi mỗi chất sinh ra ð bình sinh hơi hạ áp SLIr được đưa vào bình hấp thụ cao

áp HTc Bình hấp thụ hạ áp HTT hấp thụ hơi môi chất đi ra từ bình bay hơi Ba Huết

bị hội nhiệt HN1, HN2, HN3 lắm nhiệm vụ trao dỗi nhiệt Cụ thẻ như sau: HN] nhắm quá lạnh cho lông từ đàn ngưng tụ trước khí tiết lưu về bình bay hơi IIN2 và

HN3 nhắm quá nhiệt cho đụng địch đậm đặc trước khi vào bình sinh hơi

Hinh 1.8, So dé may lank hdp thu NHs/H:O hai cấp

'Trường hợp có 1 chế độ bay hơi thì hơi môi chất ra khối dan ngưng tụ sẽ đi

thắng tới HMI qua TL? rồi về bình bay hơi

Trường hợp có 2 chế độ bay hơi thì cân hai van tiết lưu Đàu tiên môi chất loãng qua van tiết lưu TL1 vào bình trung gian có áp suất trung gian pạ, Từ đây một phân

lỏng bay hơi ở bình trung gian với nhiệt độ cao đi thắng tới bình hẳp thụ cao áp

vẻ bình bay hơi

Ngoài ra, người ta còn tách Ï phần lỏng từ bình trung gian TG đến bình sinh hơi

He Phần lỏng còn lại qua HN] va TL2

3ø áp thực hiển ngưng tụ hỗi lưu tại đây

Về áp suất, bình ngưng tụ NT và bình sinh hơi cao áp SHc có áp suất cao px Binh hap thy ha ap va bình bay hơi có áp suất thấp pạ Các thiết bị như bình trưng gian TG, bình sinh hơi hạ áp SHT, bình hấp thụ cao áp có áp suất trung giam pr

12

¢ Méy lank hap thu khuéch tin

Có hai loại máy lạnh hấp thụ khuếch tản là: máy lạnh hấp thụ khuếch tán với công suất lớn và máy lạnh hập thụ khuếch tin vúi công suất nhỏ hay còn gọi là tủ

lạnh hắp thụ gia đình

Sự ra đời của loại máy lạnh hâp thụ khuếch tán nhằm giải quyết bài toán: chế tạo andy lạnh hấp thụ không có chỉ tiết chuyển động Để thực hiện việc này ta phải cân bằng áp suất bay hơi với phần ngvmp tụ và sinh hơi Nghĩa là thêm vào áp suất của

một lượng khí rợ (nhằm tránh tác dụng với cặp môi chất) là pụ sao chớ po + De pk

Sự tuần hoàn của dung dịch trong hệ thông dược thực hiện bằng bơm xiphong (mục

đích là sử đụng sự chênh lệch nhiệt độ dẫn tới sự trênh lệch cột lỏng và khối lượng,

riêng)

Yêu cầu đối với loại khí trơ thêm vào lả phải có khối lượng riêng ở củng điều

kiện nhiệt độ, áp suất khí thêm vào phải nhẹ hơm môi chất lạnh hay độ trênh lệch về

tỷ trong là khá lớn Hình 1.9 mô tả sơ dỗ nguyên lý của máy lạnh hấp thụ khuếch

THinh 1.9 So đồ máy lạnh hấp thụ khuếch tán

1:Đền; 2: Xi phông; 3: Bình chứa; 4: Ngưng tụ hồi lưa; 5:

ân ngưng;

9: Hồi nhiệt dòng hoi; 10: Dan hap thụ; 11: Bình chứa dụng

Bink chứa lạ; 7: Dàn bay hoi, 8: tũ cách nhiệt;

Chu trình của máy lạnh hấp thụ khuếch tán gồm 3 vịng tuần hồn Thứ nhất Vịng trần hồn mơi chất lạnh amoniac; thử hai: Vịng tuần hồn của dụng dịch; thủ ta: Vịng tuân hồn của khí lrơ

Vịng tuân hồn của NHạ: Mơi chất lạnh từ bình sinh hơi vào đàn ngưng, ngưng,

tụ rồi chảy vào đàn bay hơi (cịn gọi là đàn khuếch tán) lợi NHI: sẽ khuếch tán vào

khí Hạ

Vịng tuần hồn dung dich; Dung dich đặc được bơm xiphơng bơm từ dan hip

thụ vào bình sinh hơi Dung địch sau khi sinh hơi NHI: trở thành dung địch lộng

Do chênh lệch cột lơng (áp suất) dung dich lống tự chảy vé dan hap thu

Vịng tuần hoan cia hydro: Khi hydro trong dan khuếch tán theo hơi NH lắng,

vẻ đàn bap thụ Hơi NHạ được dung dich hap thụ din Hén hợp cảng ít hơi NHạ

cảng nhẹ Dịng hỗn hợp chuyển động dân lên đỉnh dàn hap thụ Khi hết hơi NHạ

hy đro chuyển động trở lại đàn bay hơi Dinh chứa hydro dùng để cân bằng áp suất

*khi nhiệt độ bền ngồi thay đối

Ngồi ra ồn cĩ bố trí thêm hỏi nhiệt 9 cho đồng hơi giữa NHạ vào và Hà ra khơi

dân bay hơi, hồi nhiệt 12 cho dung địch đậm đặc vào bình sinh hei va dung dich lỗng ra khơi bình sinh hơi

Trong thực tế vẫn cĩ Hydro ở dan ngưng, hoặc khi ra khỏi dàn hắp thụ là 1iydro

tỉnh khiết nhưng thực chất vẫn cĩ lẫn N11; vá HạO,

1.1.2 Đặc trưng cơ bắn của máy lạnh hắp thự

1.1.2.1 Mơi chất dùng frong máy lạnh hấp thụ

Trong máy lạnh hấp thụ, mơi chất sử đụng 1a dang hdn hợp gồm ruơi chất lạnh

và chất hấp thụ nên người ta gọi là cắp mơi chất Cặp mơi chất cĩ hai loại là

- Cặp mơi chất hấp thụ: Lá cặp mơi chất cĩ liên kết hĩa học với nhau như:

H;O/CaCh; NH¿/HạO; HạO/Silicagel,

- Cặp mỗi chất hấp phụ: là cặp mỗi chất cĩ liên kết cơ hợc với nhau như

nude/zeolit

Trong kí hiệu cắp mơi chất thi chất cĩ nhiệt độ sơi thập hơn hay cịn gọi là mơi

ghảt hạnh và dược viết trước, mơi chất eĩ nhiệt độ di cao hom Ja chal Trap thu va

14

được viết sau Giữa hai chất cỏ kỉ hiệu là một gach chéo Ví dụ: H;O/LiBI;

NHz/bO

Yêu cầu với cặp môi chất cũng giống như đối với môi chất lạnh trong hệ thông lạnh nẻn hơi như: Có tính chất nhiệt động tốt, không dộc hại, không dễ chảy nỗ, không ăn mèn đổi với vật liệu chế tạo máy, rẻ tiên, để kiếm, Cặp môi chất phải Thôn lan hoàn Loàn vào rau nhưng nhiệt độ sôi ở cũng ấp suất cảng xa nhau cảng tốL

để môi chất lạnh sinh ra ở bình sinh hơi không lần chất bắp thụ Nhiệt dung riêng,

của dung dịch phải bé đề tăng hiệu quả gia nhiệt

Trong thực tế một số cặp ruôi chất có thế sử dụng cho MIHT được giới điệu

14 T;O/(1.iBr I ZnBr; 1 CaBr:) Hạo (iBr ZnBr: i CaBra)

a

Trong những cặp môi chất trên cỏ hai cắp mỏi chất phổ biến la NH3/HLO va 1I2O/Lil3r MLLLT sở dựng những cặp môi chất này có đặt điểm sau:

* Đặc điểm cặn môi chất HạO/1iBr:

+ Nước là môi chất lạnh nên dăm bảo vệ sinh môi trường, ++ Tỷ số áp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi nhỏ (= 4)

+ Không cẩn thiết bị tĩnh cất hơi môi chất vì dụng địch HaO/L.iBr chỉ có hơi

của môi chất lạnh là nước thoát ra

+ Nhiệt độ cấp cho thiết bị sinh hơi cha phép thập đến 80 °C

1 Tính ăn mòn của dụng địch rất cao, gây ban rỉ thiết bị nên yêu cầu phải dùng kim loại quỷ, đắt tiền

1 Phải đuy trì độ chân không rất sâu trong thiết bị

+ Có khả năng xảy ra sự kết linh gây tắc, nghẽn thiết bị + Nhiệt độ bay hơi thấp nhất chỉ đạt 5 "C vì môi chất lạnh là nước, đóng

bang 60°C

* Đặc điểm cặn môi chat NFO:

+ Môi chất lạnh lá NHà nên pixủ hợp với ứng đụng lâm lạnh sâu

L Có tỉnh nhiệt động phủ hợp Nhiệt dang riêng lớn niên có lợi về nhiệt cho

cac MLHT có chủ kỳ,

+ Cặp môi chất nảy cũng có một số nhược điểm là độc hại, ăn mỏn đồng va

các hợp kim của đẳng, Tượng nước cuốn theo hơi NHạ rất lớn nên cần phải có thiết

Nhiệt năng là điều kiện cần cho MI.HT làm việc Chất lượng nguồn nhiệt quyết

định khả năng và năng suật làm việc của MLITT Trong thực tế ta có một số nguiên nhiệt năng có thể sử dụng cho MLHT như sau

# Nẵng trựng mặt trời

Năng lượng mặt trời là năng lượng sạcb, sẵn có, thân thiện với môi trường và có trữ lượng lớn Nguồn năng lượng nảy ngảy cảng được ứng dụng nhiều trong các

lễ

Tinh vue cia déi séng và là hướng, tu tiên được khuyên khích phát triển So với các từng dụng khác, việc sử dụng năng lượng mặt trời để lám lạnh nói chung và điều hoa không khi nỏi riêng rất phù hợp vì có sự đồng biến giữa như câu sử dụng lạnh và cường dộ bức xạ mặt trời nhận được Tuy nhiên do còn một số hạn chế như tỉnh tiện đụng, giá thành cao nên trong thực tế việc ứng dụng năng lượng mặt trời để làm

lêu khái thác sử

lạnh và điều hỏa không khí vẫn chưa được ứmg dụng nhiều Vì vậy,

dụng hiệu quá nguồn năng lượng này thì đây là nguồn năng tiém năng cho máy lạnh

lượng mắt trời và lả cơ sở để áp đụng MLHT vào thực tê

Hiện nay, các bộ thu năng lượng muặt trời đăng được phát triển và sử đựng rộng

rãi để phục vụ clio các ứng dung của con người Đây cũng là yếu tổ thuật lợi để sử

dụng năng lượng mặt trời cho MI,HT

Trong thực tế, một số loại M1HT đã dược nghiền cứu ứng dụng nẵng lượng mặt

trời với một số nguyên lý như sau:

~ Eàm lạnh theo kiễu hiếp thu

Đây là phương ản sử dụng trực tiếp nhiệt lượng nhận dược từ các tia bức xạ mặt trời để phát sinh lạnh Cặp môi chất bao gồm môi chất lạnh và chat hap thụ hoặc chất hấp phụ Chất hập thụ là chất mà trang quá trình fam việc thì các tính chất vật

lý và hỏa học của nó có thể bị biên đổi Thông thường các chất nay & thé Jong

Trong thục tế hiện nay người ta thường sử đụng hai cdp méi chat la NIL AhO va

TH;O/iBr Chất hấp phụ thì trong quả trình làm việc tỉnh chát vật lý không thay đối

và thường là chất rắn như than hoạt tính

Với cặp môi chất NH¿/HạO, thông thường các máy lạnh hấp thư năng, lượng mặt

trời được tết kế để sản xuất nước đã hoặc đề bảo quân thực phẩm, thuốc mien ö

17

vùng sâu vùng xa Với thiết kế này, sơ đỗ gián doạn thường dược ưu tiên do chế tạo

đơn giản, giá thành rẻ và là một trong các phương án tích trữ năng lượng mang tinh

khả thí cao Sơ đồ thực tế của máy lạnh hấp thụ rằng lượng mặt trời loại gián đoạn

lâm việc với dụng dịch NHVH2O dược trình bảy trong hình 1.10

Hình 1.10 Máy lạnh hấp thụ năng lượng mặi trời loại gián đoạn NHỊH;O 1: Cellectar; 2,47: van chận, 3: Bình chứa; 5: Van tiết ha; 6: Dâm bay hơi

‘Trong so dé trén, Collector tim phẳng đăm nhận vai trò bình sinh hơi trong giai

đoạn thứ nhất và bình hập thụ ở giai đoạn thứ hai

Ban ngay, khi có nẵng colleeter 1 sẽ đâm nhận vai trở bình sinh hơi Trong giai doan nay người vận hảnh phải ở van 2, dòng van 4 và 7, Dưới tác động của các tỉa

‘dike xa mat troi, dung dich trong collector 1 sẽ sỏi và bay boi Tác nhân lạnh bay ra

tit collector 1 a8 duoc lich trữ trong bình chứa 3 Khi không còn đủ rẳng người vận hành phải dóng van 2 dé bao toàn lượng tác nhân lạnh dã tich trừ được dễng thời phải mổ các kết câu bao che và cách nhiệt của collector 1 để chmản bị tiền hành quá

trình hấp thụ tác nhân lạnh ngược trở lại vào collcelor Vào ban dê, các van 4 và 7

cân phải được mớ ra, khi đỏ tác nhân lạnh sẽ đi từ bình chứa 3, qua van tiết lưu 5

vào dan bay hơi 6 dé vé collector 1

- Lam lank thea kiéu higp phụ

Khac voi cặp môi chất trong máy lạnh hấp thụ, cặp môi chat trong may lanh hip

phụ khẳng thay đếi tính chất hóa học khi hoạt động Thông thường chất hấp phụ là

chấy rắn như than hoạt tính còn môi chất lạnh lá chất lòng như BlanolL

18

So dé cia may lanb hap plu hoat déng bằng năng lượng mặt trời được trình bay trong hinh 1.11

Hinh 1.11 So dé may lạnh hap phụ năng lượng mặt trời loại giản

Trong sơ đỏ này, Collector có thể clưửa các chất làm việc ở thẻ rắn như: Zeolite, Silicagel, than hoạt tính hoặc CaCh Máy lạnh hắp phụ sử dụng năng lượng mặt trời

thường làm việc thea kiểu gián đoạn

Vào bạn ngày van chặn mỗ, van HẾt lưu đồng Trong giai đoạn này dưới tác

dụng của cáo tia bức xạ mặt trời, tác nhân lạnh bay sẽ bắc hơi ra khỏi chất hập phụ

và được ngưng tụ trang thiết bị ngưng tụ và chứa tại bình chứa Vào cuối gia đoạn

tích trữ tác nhân lạnh, van chặn dược đóng lại Giai doạn làm lạnh thưởng dược thục hiện vào ban đêm, khi nhiệt độ hệ thông giảm, chât hập thụ làm nhiêm vụ hấp

thụ môi chất lạnh, áp suất hệ thống giãm xuống T.úe nảy mở van Hết lưu, môi chất

sẽ dược tiết lưu vào thiết bị bay hơi Hơi môi chất thu nhiệt của sân phâm làm lạnh

và bay hơi Llơi môi chất lại được chất hấp phụ hấp phụ hết và đám báo điều kiện

giải nhiệt cho quá trình hấp phụ vì quả trình này sẽ sinh ra nhiệt

- Lam lạnh theo kiểu hấp thụ khudch tan

Máy lạnh hấp thụ khuếch tản sử dụng năng lượng mặt trời thường có cổng suất

nhỏ và hoạt động theo sơ đỏ liên tục Thông thường chât lâm việc trong máy lạnh

tiếp thụ khuếch tán là dụng địch NHz/H2O,

18

- Lam lank két hop nding hượng mặt trừi với các nguẫn năng lượng khác

1ỉnh 1.12 trinh bảy sơ đồ được nghiên cứu bởi các nhả khoa học ở châu Âu với xnục đích sử dụng kết hợp răng lượng mặt trời và các nguồn nhiệt khác (chủ yêu là nhiệt thải tưu hồi)

Hinh 1.12 Sơ dé may lank hap thu sit dung các nguôn nhiệt kết hợp

Trong sơ dỗ trên bệ thu năng lượng mặt trời và bộ gia nhiệt có vai trò như nhau

Chất tải nhiệt ở đây là nước lạnh và tuần hoàn trong chu trình cấp nhiệt do bơm

b Năng lượng từ các nguôn nhiệt thấi, tận dụng

- Các nguận nhiệt thai:

Nhiệt thái là năng lượng ở dạng nhiệt năng được thải ra ngoài môi trường sau

một quá trình sử dụng năng lượng bất kì Theo nguồn gốc phat sinh có thể chia

nhiệt thái ra làm 2 loại

1 Loại thứ nhất bao gém tất cả các nguồn nhiệt thải phát sinh từ các qua trình

sản xuất trong công nghiệp, Chúng loại của các nguồn nhiệt này khả da dạng, thông,

thường là nước nóng, hơi nước, không khí nóng vả khói thải

1 Loại thứ hai là các thành phản nhiệt thâi đo các động cơ nhiệt thải ra môi trường trong quá trình làm việc hoặc rhïệt lượng do cae chal ding dé lam mat dong

cơ và các thành phân khí khác mang ra

Việc khai thác và lận dung các nguồn nhiệt thải có thể được thục hiện trực tiếp hoặc gián tiếp Nếu nguồn nhiệt thải đâm bảo được dộ trong sach và không gây ăn

20

andn thi ta co thé st dụng trực tiếp Thông thường người ta thường sử đụng giản tiếp các nguồn nhiệt thái qua trung gian là bộ trao đổi nhiệt

Thông số quan trợng nhất cân tìm hiểu khi sử đụng rtiệt thải là rhiệt độ của nguồn nhiệt, từ dỏ xác dịnh phương ản tận dung Tuy theo mức dộ nhiệt dộ, người

ta chia cde nguồn nhiệt thải ra làm ba loại:

+T.oại nhiệt thế cao

+ Loại nhiệt thể trung bình

+ Loại nhiệt thẻ thập

Các loạt nhiệt thải và mức rửnệ! độ tương ứng được trình bảy trong bảng 1.2

đười đây

Tận dựng khói thải từ tuabin khí để cắp nhiệt cho lò hơi Nhiệt độ của khói thải

Sau khi cấp nhiệt cho lò hơi vào khoảng 150 °Ơ rất phủ hợp để cấp nhiệt cho máy lạnh hắp thụ thông qua chất tải nhiệt là nước Ngoài ra nguồn nhiệt từ động cơ Diesel (động cơ đốt trong) cũng rất đáng quan tâm

Bang 1.2 Mét sd loại nhiệt thải và mắc nhiệt độ tương ứng,

Khỏi thái bử nhà máy luyện Nickel 1370 1650

‘Khoi thải từ lò nấu thủy tính 1056 ~ 1550 Nhiạc - | Khó thải Hư nhà máy luyện (húp 927 — 1038

Whe | Khỏi thải bừ nhà máy luyện kẽm 760 1095

cạo — Khótthái tt nhà máy luyện đồng 760 B16

‘Khoi thải từ nhà máy luyện nhâm 649 — 760

‘Khoi thải từ lò đốt chất thải rin 650 — 1000

Nhiệt thể | Khói thái từ động cơ đốt trong, 316 - 500

TIơi nước từ tuabin đối áp 100 - 125

Nước lâm mát lò tôi kim loại 50— 250 Nước làm nát động cơ đột trong, 60 120

Nhiệt thế | Nước ngưng tụ từ các quá trình sản xuất 40 —§0

thấp Tước giải nhiệt bình ngưng của máy lạnh 3543

2I

- Máy lạnh hấp thụ sử dụng nguồn nbiét thai

‘Trong điểu kiện các nguồn năng truyền thống đang cạn kiệt, một trong những

phương án hiệu quả cho việc sử dụng tiết kiệm nắng lượng lá việc kết hợp dé lao ra hai dang nắng lượng cỏ ích trên cơ sở chỉ sử đụng một nguồn năng lượng sơ cấp ở đầu vào LIệ thông như vậy gọi là hệ thống đồng phát

Như vậy hệ thống đồng phát với máy lạnh bắp thụ là việc kết hợp quá trình sẵn xuất ra điện năng hay cơ năng với việc sắn xuất nhiệt năng, cùng cấp cho may lạnh

tấp thụ Tuy nhiên ngoài việc kết hợp theo hệ thông đồng phát, thì việc tận dụng

các nguồn nhiệt thôi khác của quả trình sân xuất mảo đó để sử dụng chủ máy lạnh

“hấp thu cũng rất được quan tâm

Trong thực tế người ta đảng nước nóng, hơi nước hoặc khi đết đề cấp nhiệt cho

nấy lạnh hấp thụ Tùy vào đãi nhiệt độ của nhiệt thậi để có những phương ám sử

dụng phủ hợp như:

¡ Sử dụng trực tiếp hoặc giản tiếp các nguồn nhiệt thải thuộc loại nhiệt thể cao Thông thường người ta sử dụng giản tiếp do nhiệt dộ cấp cho may lanh bap thụ

là từ (80 + 150) "C

1 Đối với các nguồn nhiệt thải có nhiệt thể trang binh pgười ta cũng thường,

lựa chọn cấp nhiệt theo kiểu giản tiếp, Chất tải nhiệt rong trường hợp này là hơi

Trước ở áp suất thấp hoặc nước nóng,

+ Nguồn nhiệt có nhiệt thể thấp thường được chú trọng nhất vì trong thực tế dời sống nguồn nhiệt này rất phỏ biến, Với các nguồn nhiệt có nhiệt dộ t > 190 °C

có thể sử dung dé san xuất hơi nước có p = (10 + 14) bar Với nguồn nhiệt thải có nhiệt độ t < 190 °C thường dùng để sân xuất nước nóng để cấp nhiệt che MLHT Nếu các nguồn nhiệt thải ở dạng hơi nước hoặc nước nóng có thể sử dụng trực tiếp

Tguồn nhiệt này

Ngoài ra, cần lưu ý đến mức độ trong sạch, khả năng đóng câu và ăn môn thiết

bị của các nguồn nhiệt thải Tùy theo mức độ én dịnh và khả năng cấp nhiệt của các

nguồn nhiệt thãi cân bố thêm hệ thêng cấp nhiệt phụ

22

Để sử dụng nhiệt thải thu hồi cấp nhiệt cho may Janh hap thy ta can trải qua các

bước sau:

+ Đánh giá đặc điểm của nguồn nhuệt thu hồi và lựa chọn loại MỸ.HT thích hop

++ Thực thiện các phép tỉnh sơ bộ nhằm dự báo khả năng cưng cấp lạnh tương,

ứng với loai MLHT dai chon

+ Trên cơ sở nhu cầu về năng suất lạnh đã được xác định, xây dựng phương,

+ Nhiệt độ nước làm mát đi vào MLITT

1 Nhiệt độ và độ âm cửa môi trường xưng quanh

+ Độ gia tăng nhiệt độ của nước làm mắt

+ Độ sụt giảm nhiệt độ của chất tải lạnh giữa đầu ra và đâu váo cla MLHT

1.1.2.3 Vật liệu ché tạo máy lạnh bắp thụ

Máy lanh hấp thụ cũng như các hệ thống xuáy lạnh khác, việc lựa chọn vất liệu

sử dụng cho hệ thống lả rất quan trọng Căn cử vào yêu cảu công nghệ, điểu kiện

chế tạo, điều kiện sửa chữa thay thế, độ bên, điều kiện kimh tê để lựa chợn vật

liệu một cách hiệu quá nhật

& Vật liệu kim loại

Trong hệ thống lạnh các vật liệu kim loại phải đáp ứng được một số yêu cầu sau:

- Phải đủ bên và có đây đũ các tính chất vật lý cần thiết trong điều kiện nhiệt độ

và úp suất vận hành

- Phải trợ hỏa học với các môi trường má hệ thông, lạnh trực tiếp tiếp xúc như: môi chất lạnh, dâu bôi trơn, âm, chất hút âm, các hóa chất có hại sinh ra khi vận hành, các chất tải lạnh, các môi trường làm mát, môi trường làm lạnh và sân phẩm cần báo quản

23

- Phai kinh té nghia 14 phai ré tién, dé gia cdng, ché tao

Một sé kim loại chế tạo máy thường dùng và có khả năng ủng dựng trong kỹ

thuật lạnh được giới thiệu trong bảng 1.3

Bang 1.3 Mét sé kim loại sử dụng trong kỹ thuật lạnh

Sất và cáo | Máy nén, các thiết bị đường Phù họp, sử dụng được cho tắt hợp kim của | ng, thiết bị phụ cả các môi chất lạnh, cần chủ ý

Đẳng và các | Đường ống, các thiết bị chính — Không sử dụng cho môi chất

hợp kim của | và phụ, các đệm kín, ổ bạc, đế — amomac (trừ đồng thau phốt

đẳng văm, ô đã, ỗ trượt pho-chi)

Nhôm vá | Cac thiét bi trao dda nhiét (dic ‘Than trong khi ding vi Freon,

các hợp kim | biệt thiết bị bay hơi), các te chỉ sử đụng sau khi đã thữ

củanhôm | máy nén, chỉ tiết động eo, 6 46, nghiệm Ilợp kim với Mg>2,5 %

thận trọng với NHạ Không sữ

dụng cho nước muối

Crém, | Dùng đề bão vệ bẻ mặt hoặc để Sử dựng cho tất cả các môi chất Niken |unhluyện làhảnhphẩncủa — lạnh

Inox tiét, duong dng trong hé thang — anh

Tạnh khi có yêu cầu về ấn mòn

và về sinh thực phẩm Magié, Kém | Tà thánh phẩmt trong, Không sử dụng pho mới

kim, Kẽm đùng để chế tạo bề — lạnh là Ireon va NIJ

mặt

Thiéc Lathanh phin trong cachop — Không sử dụng cho NUs

kim va dé bao vệ bề mặt

Chi Lam démkin Lathanh phan Co thé xay ra phan tmg voi ode

ctia hop kim trong 4 do va 6 trượt thành phần Clo trong môi chất reon

'Với bảng kỹ thuật trên ta thấy với hệ thông sử dụng môi chất lạnh NHạ nên sử

dụng kim loại đen vẻ các loai thép khéng gi (Titanium, inox )

b, Lộ liệu phí kim

Các vật liệu phú kim Irong kỹ thuật lạnh thường dùng gồm: cao su, chất dễo,

aniăng, nhựa nhân tạo, thủy tinh và góm Những vật liêu này thường được sử dụng,

đề làm đệm kín, vật liệu cách điện, làm các thiết bị quan sát trong, hệ thống

24

Môi chat NH3 va các môi chất vô co khac hau như không tác déng va an mon các vật liệu phi kẽm chế tạo máy Nhưng với Ireon thí có thể hỏa tan hoặc làm trương phông các đo*ng đệm hằng cao su

1.2 Tổng quan nghiên cứu về máy lạnh hấp thu

1.2.1 Kết quả nghiên cứu trên thế giới

Kế từ năm 1810, máy lạnh hắp thụ với cặp môi chất 1IzO/1a§Ox đầu tiên do

Teslie (Pháp) đưa ra, đền giữa thế kỉ XIX hệ thống nay được phát triển rẫm rộ nhờ vào kĩ sự Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh bắp thụ và liên tục với các cặp môi chất khác nhau Với chặng đường phát triển gần 200 năm, ngày nay

các loại MLHT khác nhau đã được hoàn chỉnh và sử đụng trong nhiều lĩnh vực ở

nhiều nước trên thể giới nhất lá ở Nga, Nhật, Mỹ và Trung Quốc [12] Ví dụ một

sổ các công bố về MLIIT tận dụng nguồn nhiệt thải nảy phục vụ cho điền hỏa

không khí, các máy lạnh (Wang và công sự [43], Ferndndez-Seara và cộng sự [38]) Một trong những lĩnh vực khác được sứ đụng MLIIT với năng lượng mặt trời và nhiệt thải trên tàu cá đã thu hút sự quan tâm của nhiên nhà khoa hạc

Tác giả Wang [42] phân tích tiến trình phát triển việc sử đụng công nghệ hấp thụ cho mục đích đáp ứng các như cầu lạnh trong tàu cá Tác giả cho rằng công nghệ

‘hap thụ vẫn chưa thích nghỉ để sử đụng trên tàu cá Hệ thông hập thụ rắn và hập thụ

'NH¿/H3O có liểm răng ao cho việc sử dụng năng luợng nhiệt thải

Fernandez-Seara và cộng sự [38] chứng minh khá năng của MLHT sử dụng

'NH;/HO để cũng cấp cho hệ thống lạnh trên tàu sử đụng một hệ thông thu hỏi nhiệt thải của dộng cơ trên tảu Trong đó dầu tong hop được sử dụng như chất tải nhiệt, năng lượng nhiệt thu hồi từ động cơ khi xả lả 16,6 KW và công suất làm lạnh của hệ

thông là 8,33 kW Các tác giả tổng két hiện nay loại máy lạnh nén hơi được sử đựng

chính trong các tàu truyền thống (sử dụng đá vảy đẻ bảo quan cá) làm đá tan chây chậm hơn Các tàu này không sử dụng bải kỳ hệ thông thu hỏi nhiệt nào Các tác giả cững tổng kết: đối với những tàu cá được trang bị đồng cơ diesel bồn thì với công suất từ 700 kW đến 1200 kW có sức chứa bảo quần từ (80+1 50) mẺ, cân công suất

k of

lâm lạnh từ (S+10) kW với nhiệt dộ bão quân la 0 °C va nhiét dé bay hoi 1a am 10

°C, Néu lượng nhiệt lớn có thể thu hồi từ động cơ này có thể sử dụng trong hệ thông

MLAT phue vu eac nhu cầu làm lạnh niêu trên

Peranic và cộng sự [34] thiết kế và so sành hệ thông máy lạnh nén hơi ding NHs

và MLIIT dùng NII/TEO chạy bằng nhiệt thư hôi tử khí thải động cơ sử dụng ở tàu

gó kích thước trưng bình để làm lạnh nước È ên Tác giả tổng kết là khí thải từ các

động cơ có nhiệt độ 400 °C va lay khoảng 30 %6 tổng nhiệt đầu vào cúa nhiên liệu

và khoảng 28 % cho nước làm mát động cơ Khi điều tra một động cơ điesel 700

kW thi năng lượng nhiệt phát thải là 435 kW, Như vậy, nhiệt thải có thể được thú

hỏi và sứ dựng trong MILIFT để tăng hiệu suất năng lượng so với sử dụng chu trình

nén hơi

Trong công nghệ MI.HT trên tàu cẩn gó những vấn để kỹ thuật đặc trưng, chữ

yếu là việc xử lý các môi chất trong một hệ thông chuyên đóng có gia tốc Cầu hình mang rơi thường được sử đựng trong các thiết bị nhiệt của MLHT thương mại có thể bị phá vỡ bởi sự chuyển động hên lục, ảnh hưởng xâu đến quá trình truyền nhiệt, truyền chất Safarilk và cộng sự [37] tổng kết một MLHT dùng Ha0/LiBr dùng

năng lượng nhiệt thải có sẵn từ động cơ chính hoặc các máy phát điện điesel phù

hợp với yêu cầu làm lạnh ở trên tàu và sử dụng dễ cung cấp cho hệ thông HVAC

trong tau ché hang MLUT này đã được điều chỉnh bên trong để tránh xảo trộn mỗi chat Bàn lạnh với các giái pháp trong điều kiện nhất định tên biển và để cho phép

các máy làm lạnh thích ứng với điều kiện nghiêng tính vả dộng Thực hiện thứ nghiệm MLAITT có công suất danh nghĩa 140 kW tại một cơ sở thử nghiệm hải quân

Đức trong điêu kiện biến thực COP của hệ thống giảm khoảng 14 % so với hoạt

động bình thường khi máy lâm lạnh hoạt động liên tục ở độ nghiêng động +20 ° Các tác giả kết luận công suất làm lạnh lắp đặt trong một tàu hàng hóa thông thưởng,

tàu thay đổi từ 1 SỐ kW đến S00 kW và tiêu thụ 5 % đến 15 % măng long cumg cấp trên tàu khi hoạt dông trên biển Tác giả bảo cáo các thiết bị làm lạnh hấp thu cho

cáo ứng đụng biến phải hoạt động tin cậy ngay cả trong điền kiện sóng mạnh (động,

26

+ 22,5, tinh 15°} va phai bén cơ học dễ chịu dược lực gia tốc (+ 0,8 g) và rung

động

Cặp môi chất NH/H2O có áp suất làm việc cao hơn nên cho phép s

ứ dụng thiết

bị hấp thụ kiểu bợt và bình sinh hơi loại thiết bị trao dỗi nhiệt kiểu tâm duge coi la

ít bị ảnh hưởng bởi góc nghiêng của máy Cerezo và cộng sự [21] và Táboas và

cộng sự [391 nghiên cứu quá trình hập thụ với hỗn hợp NHz/HBO sử dụng tết bị

trao đổi nhiệt kiểu tắm ở điều kiện vận hảnh có rung lắc Kết quả thục nghiệm cho

thấy tinh kha thi cia chu ky hảp thụ sử đụng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tâm IIạn

chế của việc sử dụng cặp chất NH3/H20 trong chủ trình hấp thụ là hơi sau khả ra khỏi bình sinh hơi phải được tính cất trước khi vào bình ngưng, DDo đó, cần có một

Tháp tỉnh cắt ở phía trên của bình sinh hơi Tuy nhiên, như Fernández-Seara và cộng,

sự |38| chỉ ra hoạt động của cột chưng cất cũng có thể bị ảnh hưởng bối độ nghiêng, của tàu và bởi sự thiếu hut NU; tinh khiét voi ham lượng nước đáng kể có thê tới được thiết bị bay hơi (nơi nước có xu hướng tích lũy) dẫn đến làm giảm hiệu quả

sử dụng cập chất NHz/HzO (Chúmappa [25], Antonopoulos va Rogdakis [20], 1Ieard [28], Ayala và cộng sự [21], Rivera và Rivera [36])

Mặc đủ cặp môi chất NH¿/LNO; có những tru điểm trên, nhưng chu trinh hap thụ sử dụng cặp chất nảy vẫn chưa được thương mai hoa Kết quá thực nghiệm thu

được thập hơn kỳ vọng Trong các thí nghiệm, Rivera và Hest [35] thu được hệ số

truyền nhiệt trong điền kiệu sôi NH¿/1.NO; và NH./HEO Các lác giả bảo cáo rằng,

hệ số truyền nhiệt của NH¿/LiNO: thấp hơn 2 đến 3 lần so với NH3/H20 Heard |28|

đề cập đến giá trị COP đạt được và năng suất làm lạnh giảm so với giá trị mong đợi

chủ yếu do hiệu suất của quá trình hấp thụ thấp, bị giảm bởi độ nhới cao của dưng

27