Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xây dựng thuật toán và lập trình tính toán mô phỏng máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải

Cụm “máy nén nhiệt” bao gồm: thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi vả van tiết lưu dung dịch Máy lạnh này được sử dụng ở những nơi cỏ nguồn nhiệt năng cao và thường lả nguồn nă

MAT TROL VA NHIET THÁI

LUAN VAN THAC SĨ KỸ THUẬT

KY THUAT NIDET

Hà Nội - 2017

BO GIAO DUC VA DAO TAO

‘TRUONG DALUOC BACH KHOA LIA NOL

LE KHAC QUVET

NGUIÊN CỨU, XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ LẬP TRÌNH TÍNH TOAN, M6 PHONG MAY LANH HAP THU SU DUNG NANG LUONG

MAT TROL VA NHIET THÁI

LUẬN VẤN THIẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT NHIỆT

NGƯỜI HƯỚNG DÂN KHOA HOC

TS BANG TRAN THO

Hà Nội - 2017

LOI CAM ON

Bản luận văn này được thực hiện trong thời gian tir thang 10/2014 dén thang

12/2017, dưới sự hướng dẫn nhiệt tỉnh của TS Đăng Trân Thọ, giảng viên trường

ĐHBK Hà Nội

Em xin chân thành cảm ơn TS Đặng Trần Thọ đã giúp đỡ em hoàn thành bản

luận văn Đỏng thời, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy giảo, cô giáo trong trường đã quan tâm giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại trưởng

'Tác giả luận văn

Lê Khắc Quyết

LOI CAM DOAN

Tôi xin cam doan luận văn này là kết quả nghiên cửu của tôi

Nội dụng luận văn có tham kháo vả sử dụng các tải liệu, thông tin được đăng, tài trên các tạp chí và các trang web theo đanh mục tài liệu tham khảo của luận

văn

TNểu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

'Tác giả luận văn

T,ê Khắc Quyết

1.1.3 Phản loại máy lạnh hấp thụ 0 series 3

1.2 TĨNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ 20

1.2.1 Các công trình ở Việt Nam eeeeirreeerirrieereiere., TÔ

1.3 ĐÔI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH VÀ PHẠAM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐÊ TÀI22

1.3.2 Mục đích và phạm vi nghiên cứa

CHƯƠNG 2 CƠ SỬ LÝ THUYẾT TÍNH TOAN MAY LANU DAP THU

2.1.2 Xác định các thông số trạng thái của chu trình 25

3.3 Tinh Loan cac phụ lãi rửiệt của thiết bị - 35

23 , TINH TOAN THIETRE CAC THAT BICUA HE THONG cone BG

2.3.1 Tỉnh chọn bơm dung địch seeirrreereeeeeroe SỐ, 2.3.2 Tính toán, thiết kế tết bị ngưng lụ - 36

2.3.3 Tính toán, thiết kẻ thiết bị bay hơi ceeeeoseoeo., 3U 2.3.4 Tình toản, thiết kế bình hấp thụ 2 coi 4

3.3.5 Tính toán, thiết kế bình sinh hơi - - 45 2.3.6 Tính toán, thiết ké thiết bị tinh luyện

2.3.7 Tỉnh toán, thiết kẻ thiết bị hồi nhiệt môi chất và hỏi nhiệt dung dịch 18

3.1 XÂY DỰNG LƯU DO THUAT TOÁN sec S2

3.1.2 Tam để thuật Lướn chọn thông số đầu vào - 53

3.1.3 Lưu đỗ thuật toán tính toán chu trình se SB

3.1.4 Lưu đồ thuật toán tính toán thiết kế thiết bị - él

3.1.5 Tam đỗ thuật toán rõ phông hoạt động, — 62

3.2 LỰA CHỌN NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH Si sec 68

3.2.1 Các vẫn đề cản giải quyết đối với chương trình G8

CHUONG 4 LAP TRINH TINH TOÁN, MÔ PHÒNG MÁY LẠNH HẮP THỤ 67

4.1.1, Lép tinh tinh tean clm trinh

4.1.2 Lập trình tỉnh toán, thiết kẻ các thiết bị co seo

4.2.1 Tỉnh toán máy lạnh hấp thụ senrreereeeeiee 22

DANH MUC KY HIEU VA CHU CAI VIET TAT

r: Nhiệt ân hóa hơi, kJ/kg

C: Nhiệt dung riêng, k1/(kgK)

P: Khoi luong riéng, kg/m?

0: Môi chất lạnh bay hơi k: Môi chất lạnh ngưng tụ

h: Dung dich trong binh sinh hơi

A: Dung dich trong binh hap thu

w: Môi trường làm mát

H: Nước gia nhiệt

1m: Chất lỏng tải lạnh

1: Vào 2: Ra

SH: Sinh hơi

HT: Hấp thụ

DANH MUC CAC BANG

Bang 1.1 Cặp môi chất sử dụng trong máy lạnh hấp thụ

Bảng 1.2 Một số loại nhiệt thải và mức nhiệt độ tương ứng _

Bang 1.3 Một số kim loại sử dụng trong kỹ thuật lạnh

Bang 4.1 Kết quả tỉnh toán chu trình

Bảng 4.2 Kết quả tính toản phụ tải lạnh

Bảng 4.3 So sánh kết quả mô phỏng với thực nghiệm

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ để nguyên lý máy lạnh hấp thụ - 22222

Hình 12a Sơ đỏ máy lạnh hấp thụ H›O/LiBr tác dụng đơn bề trí trong hai vỏ 4

Hình 1.2b Sơ đỗ máy lạnh hấp thụ HzO/LiBr tác dụng đơn bồ trí trong một vỏ 6 Hình 1.3 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ HO/LiBï tác dụng kép loại 1 suy Hình 1.4 Sơ đỏ máy lạnh hấp thụ H2O/LiBï tác dụng kép loại 2 8

Hình 1.5 Sơ đỏ máy lạnh hấp thụ H;O/LiBr tác dụng kép loại 3 9

Hình 1.6 Sơ đỗ máy lạnh hấp thụ NH/H:O một cấp "`

Hình 1.7 Sơ đồ máy lạnh hắp thụ NH3/H2O hai cấp s2222222 11 Hình 1.8 Sơ đồ máy lạnh hắp thụ khuêch tán ° " s13 Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ NH3/H20 Hình 2.1 Thiết bị hỏi nhiệt môi chất lạnh (HNN) %

Hinh 2.2 Thiết bị hồi nhiệt dung dịch kiểu ông lồng ông (HNh) 49

Hình 3.1 Lưu đồ thuật toán tổng quát „52 Hình 3.2 Lưu đỏ thuật toán tính toán thông số đầu vảo Nhu 53 Hình 3.3 Lưu đỏ thuật toán xác định thông só trạng thái điểm nút 10 54 Hình 3.4 Lưu đồ thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 7 54

Hình 3.5 Lưu đỏ thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 2 5Š Hình 3.6 Lưu đồ thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 5 55

Hình 3.7 Lưu đồ thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 6 56 Hình 3.8 Lưu đồ thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 3 56

Hình 3.9 Lưu đỏ thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 4 57

Hình 3.10 Lưu đỏ thuật toán xác định thông sỏ trạng thái điểm mút 11 57

Hình 3.11 Lưu đồ thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 14 58

Hình 3.12, Lưu đồ thuật toán xác định thông số trạng thải điểm nút 15 58

Hình 3.13 Lưu đồ thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 1 52

Hình 3.14 Lưu đề thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 12 os) Hình 3.15 Lưu đồ thuật toán xác định thong s6 trang thai diém nut 8 60

Hình 3.16 Lưu đỏ thuật toán xác định thông số trạng thải điểm nút 13 60

ili

Hình 3.17 Lưu đề thuật toán xác định thông số trạng thái điểm nút 9 6T

Hình 3.22 Lưu đồ thuật toán tỉnh toán hê số nhiệt của chu trình - 63

Hình 4.1 Giao diện chính của phần mễm oooo5 5c 52cccsrrerrrcrce.ỔZ

Tlinh 4.2 Giao điện tỉnh toán chu trình MLITT - - 68 Hình 4.3 Giao điệu tính toán lựa chơn bơm - - 69

Hình 4.4 Giao diện tỉnh toán thiết kế thiết bị ngưng tụ PØ

Hình 4.5 Giao điện tính toán thiết kê thiết bị bay hơi - 70

Hình 4.6 Giao điện tính toán thiết kế thiết bị hấp thụ - - 70

Hình 4.7 Giao diện tỉnh toán thiết kế binh sinh hơi thiết bị ngưng tụ hồi lưu 71

Hình 4.9 Biểu đỗ mô phỏng các giả trị nhiệt độ - - 78 Hình 4.10 Biển thiên nhiệt độ gia nhiệt theo thực nghiệm và mỏ phỏng 81 Tình 4.11 Biển thiên nhiệt độ sinh hơi theo thực nghiệm và mô phỏng 81

Hình 4.12, Biển thiên nhiệt ngưng tụ theo thực nghiệm và mô phỏng

Linh 4.13 Hiển thiên nhiệt độ bay hơi theo thực nghiệm vả mồ phỏng 82

MO DAU

Ngành lạnh là một trong các ngành cỏ các thiết bị tiêu thụ năng lượng lớn, chủ

yêu là năng lượng điện, đặc biệt nhu cầu sử dụng lạnh hiện nay luôn gắn liền với các ngành chế biển thực phẩm, công nghiệp nhẹ và đánh bắt thủy hải sản Vẫn de dat ra

là làm thế nảo vừa đáp ứng được nhu câu về lạnh vừa sử dụng năng lượng tiết kiệm

và hiệu quả vẫn đang được nhiều nhà khoa học, nhiều cơ quan, tổ chức chính phú đầu

tư nghiên cửu

Một trong những hướng nghiên cửu ưu tiên hiện nay là công nghệ làm lạnh bằng máy lạnh hap thụ (MLHT) ở cả thê giới và Việt Nam Với công nghệ làm lạnh nảy can nguồn nhiệt có nhiệt độ từ 85 9C đến 150 °C nên cỏ thẻ đủng được nhiều nguôn

nhiệt khác nhau như năng lượng mặt trời, nhiệt thừa, nhiệt thải, Vì vậy, ở đâu cỏ

nguồn nhiệt thải liên tục vả ôn định, thì giải pháp sử dụng MLHT đẻ tận dụng luôn được ưu tiên hàng đầu do có triển vọng cao

Để thuận tiện cho công tác nghiên cứu, chế tạo vả ứng dụng đưa MLHT vào đời

sống thỉ cản thêm các công cụ hồ trợ trong việc tính toán cũng như chế tạo Củng với

sự phát triển của công nghệ thông tin hiện nay, việc xây dựng phần mẻm tính toán,

mô phỏng MLHT sẽ rất hữu ích trong việc nghiên cửu chế tạo MLHT Sử dụng phan mềm tính toán, mô phỏng MLHT giúp cho các nhà khoa học, nhà nghiên cửu rút ngắn thời gian tính toán thiết kẻ và tính toán kiểm tra thiết bị MLHT Vì vậy, việc nghiên cứu đưa ra thuật toán vả lập trình phần mềm tính toán, mô phỏng MLHT là thiết thực

Với cơ sở trên, tác giả của luận văn đã tập trung nghiên cửu thuật toán, lập trình

phân mềm tỉnh toán và mô phỏng hoạt động của MLHT Phan mềm đã được xây dựng hoàn thiện, kết quả tính toán và mô phỏng đã được kiêm chứng với một số kết quả nghiên cửu về MLHT đã được công bổ Qua kết quả tỉnh toán, mô phỏng, cho thấy phần mềm hoạt động ôn định, chính xác, các kết quả tỉnh toán phủ hợp với mô hình thực và đáp ứng được yêu câu đề ra

Do thời gian thực hiện đề tài có hạn và những hạn chế của cá nhân nên chắc không tranh khỏi những thiêu sót Tác giả rất mong sư góp ý, chỉnh sửa của các thầy cö và các bạn đề luận văn được hoàn thiện hơn

CHUONG 1 TONG QUAN 1.1 MAY LANH HAP THU

1.1.1 Lịch sử phát triển

Máy lạnh hập thụ giữ một vai trỏ rất quan trọng trong kỹ thuật lạnh Máy lạnh

hap thụ Chu ki H20/H2SOy do Lesdi phát mình năm 1810, vả máy lạnh hấp thụ liên

tục NH3/H2O do Carre’ phat minh nim 1850 Với chăng đường phát triển hơn 200

năm, ngảy nay các loại máy lạnh khác nhau đã được hoàn chỉnh và sử dụng có hiệu

quả ở nhiều nước trên thể giới nhất là ở Mỹ, Nhật, Liên Xô (cñ)

1.1.2 Khái

iệm, nguyên lý làm việc

11.21 Khá

Máy lạnh háp thụ là loại máy lạnh sử dụng “máy nén nhiệt” Cụm “máy nén nhiệt”

bao gồm: thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi vả van tiết lưu dung dịch Máy lạnh này được sử dụng ở những nơi cỏ nguồn nhiệt năng cao và thường lả nguồn

năng lượng tận dụng, năng lượng dư thửa, năng lượng thải, thứ cấp, rẻ tiền cụ thẻ

như: nước nóng, hơi nóng, năng lượng mặt trời, sản phẩm của các quá trình chảy,

Môi chất sử dụng trong MLHT là hỗn hợp của hai chất có nhiệt độ sôi khác nhau Chất có nhiệt độ sôi tháp là môi chất lạnh, chất có nhiệt độ sôi cao là chất hập thụ Ví dụ: cặp mỗi chất NH3/H2O có NHỹ là môi chất lạnh còn HạO là chất háp thụ Hay cặp môi chất LiBr/HaO có LiBr là môi chất lạnh còn H›O 1a chat hap thu

MLHT va may lạnh nén hơi có đặc điểm chung lả có vòng tuần hoàn môi chat

lạnh tương tự nhau Điểm khác biệt chính ở đây là máy nén trong MLHT sử dụng lả loại máy nén nhiệt thay vì sử dụng loại máy nén hơi như trong máy lạnh thông thường 1.1.2.2 Nguyên lý làm việc

Trong MLHT cỏ hai vòng tuân hoàn chính là vòng tuân hoàn dung dịch và vòng, tuân hoàn môi chất lạnh

~ Vòng tuần hoản dung dich: Tai binh hap thụ (HT) hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi (BH) được “hút” về vả cho tiếp xúc với dung dịch loãng tử van tiết lưu dung dịch đến Do ở nhiệt độ thấp, dung dịch loãng hấp thụ hơi môi chất đề trở thành dung dich

dam đặc Nhiệt toa ra trong quả trình hắp thụ thải cho mời trường làm mát Dung dịch

đậm đặc được bơm dung dich bơm lên bình sinh hơi (SLD O day do điều kiện nhiệt

độ cao, phân hơi mỗi chất sẽ bị tách ra khỏi dung địch độm đặc để đi vào thiết bị ngưng tụ còn dung dịch trở thành dung dịch loãng Dung dịch loãng dược dưa qua

van tiết lưu dung địch đề trở lại bình hấp thụ Tại bình hấp thụ dung địch loãng được

kết hợp trở lại với hơi môi chất hạ áp ở phía thiết bị bay hơi để trở thành dung dich

đâm đặc, khép ki vòng tuần hoan dung dich, va lai tiếp tục một clru trình mới

1ình 1.1, Sơ đồ nguyên lý máy lạnh bắp thụ

NT: Thiết bị ngưng tụ; BH: Thiết bị bay hơi; TL: Thiết bị Hết lưu,

II: Thiết bị sinh bai; TIT: Thiết bị hấp thụ; Hai: Bom dung dich;

Tại: Tiết lưu đụng địch

~ Vòng tuần hoàn môi chi: Hơi môi chất sinh ra sau thiết bị sinh hơi của máy nén nhiệt được dưa vào thiết bị ngưng tụ (MT) Tại thiết bị ngưng tạ hơi môi chất thải

nhiệt cho mỗi trường giải nhiệt và ngưng tụ thành lỏng cao áp Lông cao áp đi qua

văn liết lưu (TL) để hạ áp suất xuống lổng hạ áp Môi chất sau tiết lưu tiếp Lục được đưa vào thiết bị bay hơi (BH) Tại dày, môi chất cô nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt

độ môi trường cần làm lạnh nên nhận nhiệt và hóa hơi Hơi hạ áp lại được đưa về tình hấp thụ để kết hợp với dụng địch loãng ở bình hấp thụ (HT) của máy nén nhiệt

3

Qua máy nén nhiệt hơi môi chất lại được tách ra ở thiết bị sinh hơi (SH) với trang, thái hơi cao áp để đua trở lại thiết bị ngưng tụ khép kia vòng tuần hoàn môi chất và

tiếp tục một chu trinh mới

Máy lạnh hấp thụ có nhiều loại và thường được phân ra theo những loại sau:

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

+ Máy lạnh hấp thụ NLa11aO + May lạnh hấp thụ T4Br/H;O

- Phân loại theo chu trinh lâm việc ta có:

+ MLITT chu trình tác đụng đơn (Single Effect)

! MLHT chu trình tác đụng kép (Double Effect)

Dưới đây là một số loại máy lạnh hap thụ thường sử dựng

a May lank hap thy Nước/Bromualiti (H2O/LiBr)

May lanh hap thy [LO/LiBr duge str dung rng rai, dc biét là trong kỹ thuật điều hoa khdng khi, nhiệt độ sôi khoảng 7°C Trong đó, nước là môi chất lạnh va

bromualiti la chất hấp thụ Loại máy lạnh nảy có những đặc điểm sau:

- Un điểm:

+ Tỷ số áp suất nhé Pi/P & 4, higu sé ap sudt thap Pr- Po = 3,6 kPa

I Không cần thiết bị tỉnh e4t hoi môi chất vi tir dung dich H,O/LiBr chỉ có hơi

môi chất lạnh là nước thoát ra

+ Nhiệt độ nguồn nhiệt cấp cho bình sinh hei cho phép thdp dén 80 °C do do co thể sử dụng các nguồn nhiệt thải rẻ tiến Nếu có nguồn hơi nước có nhiệt độ cao, đầu tiên có thể dùng chạy máy lạnh tuabm, sau đỏ mới đùng cho mày lạnh hấp thự

H:O/LiEE

-_ Nhược điểm:

+ Tinh ăn mòn của dung dịch rất cao, gây han gỉ thiết bị

+ Phải duy trì chân không trong thiết bị

+ Nhiệt độ làm lạnh không xuống quá được 5 °C vi ở đây môi chất lạnh là nước

sẽ bị đóng băng

Máy lạnh hấp thụ H;O/LiBr có một số loại sau:

* May lanh hdp thy H2O/LiBr tac dung don (Single Effect)

Máy lạnh hap thu H2O/LiBr tác dụng don (Single Effect) ve nguyén ly gom ba

vong tuan hoàn: tuần hoan méi chất lạnh (nước); tuân hoan dung dịch; tuần hoan

nước làm mát Trong thực tế người ta có bổ trí thêm hỏi nhiệt đề tăng thêm hiệu quả nhiệt (gia nhiệt cho dung dịch loãng trước khi vào bình hấp thụ HT) Sơ đồ nguyên

lý của hệ thông được thẻ hiện trong hình ] 2a

1,2: Vỏ bình; 3: Bơm môi chất lạnh; 4: Xi phông; Š: Nhánh phụ

SH: Sinh hoi; HT: Hap thy; Bat: Bom dung dich; NT; Dan

ngung:BH: Dan bay hơi; HN: Hồi nhiệt

Trong sơ đồ trên binh (1) có áp suất ngưng tụ, nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ gia

4

nhiệt tương ứng với nó là các thiết bị ngưng tụ và sinh hơi Đình (2) có áp suất bay hơi, nhiệt độ bay hơi vả nhiệt độ hắp thụ, prong ứng là thiết bị bay hơi và thiết bị hấp

thu Hai binh không cần bề trí thêm cách nhiệt vì chân không cao trong thiết bị đã

cach nhiệt ly tudng

Nguồn nhiét (hoi nude, khi thai e6 nhiét 46> 80 "C) thông qua thiết bị trao đổi

nhiệt gia nhiét cho dung dich H,O/LiBr dam dac trong binh sinh hoi

Mỗi chất lạnh là hơi nước sinh ra bay lên dân ngưng tụ ở phía trên, thải nhiệt cho nước làm mát và ngưng tụ lại còn dung dich lic nay trở thành dưng địch loãng và tiết

lưu về bộ phân hập thụ ở bình 2 qua hệ thống vòi phụn Nướ

c sau khỉ ngưng tụ ở đàn

ngưng sẽ tiết lưu qua xi phông 4 dễ cân bằng áp suất rồi chảy vẻ dàn bay hơi Tại dây,

nhờ áp suất tháp, nước bay hơi sinh lạnh Hơi nước sinh ra sẽ được dưng địch loãng

tiấp thự ở bộ phận hập thụ Nhiệt tỏa ra do hấp thụ (hay ngưng tự lan áp suất thấp) sẽ thải cho nước làm mát Lạnh ớ dân bay hơi sẽ được chất tái lạnh là nước dua dén noi

tiêu thụ

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

bơm lên bình sinh hơi Ở đây hỏi nhiệt bố trí để tận dụng nhiệt từ dung, dịch loãng co

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

hơi

Ngoài ra đề tăng hệ số traơ đổi nhiệt tai din bay hơi, người ta thiết kế bộ phận thu

hổi nước ngìmg, chảy từ đàn ngưng tụ về qua xi phéng 4 rồi dùng bơm tưới đều lên

thiết bị trao đổi nhiệt với chất tãi lạnh (dạng ống xoắn) Nước làm mát tại bộ phận hap thụ và bộ phận ngưng tụ có nhiệt độ khác nhau đo đó người ta bề trí nhánh phụ của đường tuân hoàn nước lam mat đề cân bằng nhiệt độ

Các chỉ tiết chuyển động (sử dụng điện năng) là bom dung dich và bơm môi chất

với yêu cầu độ kín lớn và chân không cao (vì môi trường trong các bình đời hỏi chan

không cao) Ngoài ra cần bộ trí thêm bơm chân không đề loại trừ khí ưrơ, không khí nhằm duy trì độ chân không cao

Năng suất lạnh cúa máy lạnh hấp thụ 11zO/Lilr có thể điều chính dễ dàng Có thể giảm tới 10% năng suất lạnh tôi đa bằng cảch điều chỉnh nguồn nhiệt cập vào bình

sinh hơi và nguồn nước làm mát hoặc trích một phan dung dịch đậm đặc lẽ ra phải vào bình sinh hơi quay trở về bình hấp thụ (đề làm tăng nhiệt độ dung dịch ở bình hấp thụ) Cỏ thể kết hợp cả hai phương pháp trên

Hình 1.2b là sơ đỏ máy lạnh hấp thụ HaO/LiBr được bỏ trí trong một vỏ Binh sinh hơi và ngưng tụ có áp suất cao được bó trí phía trên ngăn cách với phía dưới bởi vách ngăn (vách ngăn có bố trí phản thoát nước ngưng tụ xuống phia dưới Bình hấp thụ và bay hơi có áp suất tháp bỏ trí phía dưới Cách bổ trí này cũng đöi hỏi chân

Héi nhiét; Baz: Bom dung dich; By.: Bom méi chat

* May lanh hép thu H:O/LiBr tac dung kép (Double Effect)

Voi may lanh hap thy H2O/LiBr tac dung don da gidi thiệu ở trên có nhược điểm

là khi tăng nhiệt độ nguồn nhiệt thì COP gần như tăng không đảng kề, COP„< 0,76

Do đỏ, để tận dụng hiệu suất của các nguồn nhiệt có nhiệt thế cao ta sử dụng sơ đỏ tác dụng kép Sơ đồ này làm việc rất hiệu quả với phương pháp cấp nhiệt là khi đốt

và đang được sử dụng rộng rãi đẻ làm lạnh nước (chất tải lạnh) cho điều hỏa không

khi

Các sơ đồ máy lạnh hấp thụ tác dụng kép cỏ nguyên tắc hoạt động chung như sau:

6

hoi nước (môi chất lạnh) được sinh ra vả quả nhiệt nhờ nguồn nhiệt có nhiệt độ cao

tử bình sinh hơi SH đi vào ông xoẳn tại bình trung gian TG Tại đây, hơi nước qua

nhiệt nhã nhiệt cho nước bên ngoài ống xoắn rồi sục thẳng vảo bình ngưng tụ NT

ngưng tụ hoàn toản tại đây Nước trong bình trung gian TG được gia nhiệt sẽ hỏa hơi

và đi vào bình ngưng tụ nhở hệ thông giảm áp rồi ngưng tụ tại đây Chính phân hơi nước (môi chất lạnh) bỏ sung nảy đã làm tăng hiệu suất nhiệt Cách đặt tên là tác dụng kép là do có 2 lần sinh hơi vả 2 lần ngưng tụ (một lần ngưng tụ vả sinh hơi đồng

thời tại bình trung gian)

Loại thứ nhất (hình 1 3) là loại cấp địch nói tiếp với 2 hồi nhiệt HNI vả HN2,

dung dịch đậm đặc được bơm dung dịch đưa vào bình sinh hơi SH

TG: Binh trung gian; Baa: Bom dung dich; Bye: Bơm môi chất lạnh;

Loại sơ đồ này cỏ các đặc điểm sau:

+ Dung dich dam đặc từ bình hập thu HT được cap hoàn toàn vảo bình sinh hơi

SH

+ Dung dịch đậm đặc đi qua hỏi nhiệt HN1 sau đỏ mới đến HN2 Bộ hỏi nhiệt HNI lam việc với dung dịch đậm đặc đền từ binh hập thụ HT vả dung dịch loãng đến

từ bình trung gian TG Bộ hỏi nhiệt HN2 làm việc với dụng dịch dam dac dén tit HN1

và dung dịch trung gian từ bình sinh hơi SH Như vậy, dung dịch đậm đặc được gia nhiệt thêm khi qua HN2

+ Áp suất tại bình sinh hơi SH vả ông xoắn trong bình trung gian TG là Px (lớn nhất) Áp suất tại bình ngưng tụ NT vả trong bình trung gian TG là P„ < P; Áp suất tại bình bay hoi BH va binh hap thu HT 1a P, < Py

+ Nhiệt độ tại bình sinh hơi SH là tụ Nhiệt độ trong bình trung gian TG và bình

ngưng tụ NT lả ty < t Tuy nhiên nhiệt độ trong ông xoắn tụ “ tự + 5 K Nhiệt độ tại binh bay hoi BH va hap thu HT thấp nhất tạ < tự

Loại thứ hai (hình 1.4) là loại cấp địch nổi tiếp với 2 hỏi nhiệt, nhưng dung dịch

đâm đặc đưa vào bình trung gian vả có thêm một bom dung dich dé bom dung dich

loãng vảo binh sinh hơi SH

Hơi nước Hơi nước

nhiét; TG: Binh trung gian; Bus: Bom dung dich; By.: Bom méi chất lạnh;

Sơ đồ này có đặc điểm:

+ Dung dịch đâm đặc từ bình hấp thụ HT qua bộ trao đổi nhiệt HNI trước khi cấp

hoàn toàn vào bình trung gian TG

+ Bộ hỏi nhiệt HN1 làm việc với đòng dung địch đậm đặc đến từ bình hấp thụ HT

và dòng dung dịch loãng đền từ bộ hỏi nhiệt HN2 Hội nhiệt HN2 làm việc với déng

8

dung dịch có đậm đặc đến từ binh trung gian TG và déng dung dich loang tir binh

sinh hơi SH Do đỏ, dung dịch đậm đặc được gia nhiệt thêm khi qua HN2

+ Áp suất của các bình trong sơ đồ nảy giồng với sơ đỏ phân a Tuy nhiên, áp suất

làm việc của dòng dung địch loãng từ bình SH đến bình HT giảm từ p đến ps (đô

chênh áp khá lớn) do đó phải có phương án giảm áp thích hợp

~ Loại 3 (hình 1.5) Máy lạnh hap thu H2O/LiBr tac dung kép (double effect) loai

cap dịch song song Loại này có đặc điểm sau:

+ Dung dịch đậm đặc được cấp đỏng thời vào bình SH và bình TG với lưu lượng

theo tỷ lê quy định trước (trong thực tế chênh lệch không đáng kẻ)

+ Bộ hỏi nhiệt HNI làm việc với dòng dung dịch đâm đặc từ bình HT và dòng

dung dich loãng từ bình trung gian TG Bộ hỏi nhiệt HN2 làm việc với dòng dụng,

địch đâm đặc từ bình HT và dòng dung dịch loãng từ bình SH Như vậy, dung dịch

đâm đặc được gia nhiệt thêm khi qua HN2

+ Vẻ áp suất cũng giống như các sơ đồ trên Tuy nhiên, do có sự hỏa trộn giữa 2

dòng dung loãng đặc từ bình SH (áp suất pu) và dung dịch đâm đặc từ bình TG (áp

suất pạ) cho nên phải có chế độ giảm áp đề có thẻ hỏa trồn Sau đó giảm áp tiếp tới pe

b, Máy lạnh hắp thụ Aumoniac/Nước (NHyH;O)

Máy lạnh hap thụ NHz/H›O có khả năng làm lạnh sâu với nguồn nhiệt cỏ nhiệt độ không qua cao Phạm v¡ ứng dụng lớn, tuy nhiên thiết bị có phân phức tạp Loại máy

lạnh nảy có một số loại sau:

* Máy lạnh hắp thụ -tmoniae/Nước (NH:⁄H1:O) một cấp

Hình 1.6 biểu diễn sơ đồ nguyên lý của máy lạnh hâp thụ NH+⁄/H2O liên tục 1 cấp Nguyên lý hoạt đông như sau: Nhiệt cấp vào bình sinh hơi SH (qua thiết bị trao

đổi nhiệt) lâm dung dịch sôi và bay hơi Hơi bay ra khỏi bình SH là NH: (có lẫn một

phần nhỏ HạO) đi đến bình ngưng tụ NT đề ngưng tụ thành lỏng Lỏng NHạ qua van tiết lưu TL đến bình bay hơi BH Hơi này được đưa về bình hập thụ HT, hơi nảy được hấp thụ bởi dung dịch loãng tử binh SH trở vẻ Sau đó, nhờ bơm dung dịch bơm trở lại binh sinh hơi SH tiếp tục chu trình tuần hoản

quả lạnh cho môi chất lỏng trước khi tiết lưu vào bình bay hơi BH vả hỏi nhiệt HN2

nhằm quả nhiệt cho dung dịch đậm đặc nhờ dung dịch loãng cỏ nhiệt độ cao trước

khi vào bình sinh hơi SH Vi amoniae có lần hơi nước nên trong bình sinh hơi SH phải bỏ trí thiết bị tỉnh luyện tách hơi nước ra khỏi hơi amoniae Đề thực hiện công, việc nảy phải bổ trí thêm thiết bị ngưng tụ hỏi lưu Qp Do đó nhiệt cấp vào bình sinh hơi SH phải tăng một lượng Qp so với chế độ làm việc không cỏ ngưng tụ hồi lưu

* Máy lạnh hấp thụ Amoniae/Nước (NH⁄H:O) hai và nhiều cấp

Đối với máy lạnh nén hoi NHạ cỏ tỉ số nén Py/P; > 9 thì người ta chuyên sang

máy lạnh hai cấp nén Đối với máy lạnh hấp thụ, điều kiện vùng khử khi phải dương chỉ là điêu kiện nhiệt động để duy trì chủ trình máy lạnh hấp thụ hoạt động, nêu các điều kiện dẫn tới tỹ số nhiệt quá nhỏ thì người ta sử dụng máy lạnh hập thụ hai hay nhiều cấp

Sạ

Nước làm

hơi và hai bình hấp thụ tương ứng hai cấp ap suat ha ap va cao ap SHe, SHt va HTc,

11T LIơi mỗi chất sinh ra ở bình sinh ơi cao áp SLIc được đưa váo dàn ngưng tụ thì hơi môi chất sinh ra ở bình sinh hơi hạ áp SHr được đưa vào bình hấp thụ cao áp

Hc Binh hap thụ hạ áp HTr hắp thụ hơi môi chất dị ra từ bình bay hơi Ba thiết bị hội nhiệt ITN1, IIN2, IIN3 làm nhiệm vụ trao đổi nhiệt Cụ thể như sau: IIN1 nhằm quá lạnh cho lỏng từ đàn ngưng tụ trước khi tiết lưu về bình bay hơi HN2 và HN3

nhằm quá nhiệt cho dung dịch đậm đặc trước khi vào bình sinh hơi

Trường hợp có 1 chế độ bay hơi thì hơi mồi chất ra khởi đản ngưng tụ sẽ đi thắng

tới HNI qua TI.2 rồi về bình bay hơi

Trường hợp có 2 chế độ bay hơi thì cản hai van tiết lưu Đầu tiên môi chất loãng

qua van tiết lưu T1 vào bmh trung gian có áp suật trung gian py Tir day mot phan

lồng bay hơi ở bình trưng gian với nhiệt độ cao đi thẳng lới bình hắp thụ cao áp HTc

Phan lỏng còn lại qua HN1 vá 1L2 rồi về bình bay hơi

Ngoài ra, người ta còn tách một phần lỏng từ bình trưng gian TG đến bình sinh

hơi bạ áp thực hiện ngưng tụ hồi lưu tại day

Về áp suất, bình ngưng tụ N'T vả bình sinh hơi cao áp SHc có áp suất cao Pụ, Bình

‘hap thy ha 4p va bin bay hơi có áp suất thập P„ Các thiết bị như bình trung, gian TG,

bình sinh hơi hạ áp SHz, bình hắp thụ cao áp có áp suất trung gian Pụ

co Mdy lạnh lập thụ khuếch tán

C6 hai loại máy lạnh hấp thụ khuốch tân lá: máy lạnh hấp thụ khuốch tân với công

suất lớn và máy lạnh bắp thụ khuếch tản với công suất nhố hay còn gọi là tủ lạnh hập,

thụ gia đình

Sự ra dời của loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán nhằm giải quyết bài toán: chế tao may lạnh hấp thụ không có chỉ tiết chuyên động Lể thực biện việc này ta phải cân

tbằng áp suật bay hơi với phan ngưng tụ và sinh hoi Nghĩa là thêm vảo áp suất của

một lượng khi trợ (nhằm tránh tác dụng với cặp mdi chat) la Py sao cho P, + Pa = Pr

Sự tuần hoản của dung dich trong hệ thống được thực hiện bằng bơm xiphong (mục đích là sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ dẫn tới sự chẽnh lệch cột lỏng và khỏi hượng

riêng)

Yêu câu đối với loại khi trơ thêm vảo là phải cỏ khối lượng riêng ở củng điều kiện nhiệt độ, áp suất khi thêm vảo phải nhẹ hơn môi chất lạnh hay độ trênh lệch về tỷ trọng là khá lớn Hình 1.§ mô tả sơ đỏ nguyên lý của máy lạnh hắp thụ khuếch tản

Hình 1.8 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ khuếch tán

1:Đèn; 2: Xi phông; 3: Bình chứa; 4: Ngưng tụ hôi lưu; 5: Dàn ngưng;

6:Bình chứa H›; 7: Dàn bay hơi; 8: tú cách nhiệt; 9: Hồi nhiệt đòng hơi; 10:

Dàn hấp thụ; 11: Bình chứa dung địch; 12: Hồi nhiệt dung dịch lỏng

Chu trình của máy lạnh hập thụ khuếch tán gồm 3 vòng tuần hoàn Thứ nhật: Vòng tuân hoản môi chất lạnh amoniae; thử hai: Vòng tuân hoản của dung dịch; thứ ba: Vòng tuần hoàn của khí trơ

Vòng tuần hoản của NHạ: Môi chất lạnh từ bình sinh hơi vảo đản ngưng, ngưng,

tụ rồi chảy vào đàn bay hơi (còn gọi là dân khuéch tán) Hơi NH3 sé khuech tan vao

khi H;

Vòng tuần hoàn dung dich: Dung dịch đặc được bơm xiphong bom tir dan hap thu

vào bình sinh hơi Dung dịch sau khi sinh hơi NH; trở thành dung dịch loãng Do

chênh lệch cột lỏng (áp suất) dung dịch loãng tự chảy vẻ dàn hấp thụ

Vòng tuần hoàn của hydro: Khi hydro trong dan khuéch tán theo hơi NH; lắng về dan hap thụ Hơi NH¿ được dung dịch hấp thụ dần Hồn hợp cảng ít hơi NHạ cảng

13

nhẹ Dong hỗn hợp chuyén déng dần lên đỉnh đản hấp thạ, Khi hết hơi NH hydro chuyển động trở lại dân bay hơi I3inh chữa hydro dùng đề cân bằng áp suất khi nhiệt

độ bên ngoài thay đối

Ngoài ra còn có bỏ trí thêm hỏi nhiệt 9 cho dòng hơi giữa NHạ vào và Hà ra khỏi

đản bay hơi, hỏi nhiệt 12 cho dung dịch đậm đặc vào bình sinh hơi và dung địch loãng,

ra khôi bình sinh hơi

'Trong thực tế vẫn cé Hydro ở dàn ngưng, hoặc khi ra khỏi dàn hấp thụ là Hydro

tỉnh khiết nhưng thực chất vẫn có lẫn NH: và TIO

1.1.4 Các đặc trung cơ bản

1.1.4.1 Môi chất làm lạnh

Ngoài môi chất lạnh, máy lạnh hấp thụ còn sử đụng thêm một môi chất hap thy nữa, gọi chung là cập môi chất lạnh Yêu cầu đôi với cặp môi chất lạnh trong máy

lạnh hắp thụ cũng giống như đối với các môi chất lạnh khảo là có tỉnh chất nhiệt động,

ý khó nỗ, không ăn mờn đối với vật liệu chế lạo máy, phải

tối, không độc hại, khó

7ð tiên, đễ kiếm Ngoài ra cặp môi chất lạnh cản phải:

- Hòa †an hoàn toàn vào nhan nhưng nhiệt độ sôi ở cùng điêu kiện án suất cảng xa

nhan cảng tốt, để hơi nuôi chất lạnh ah ra ở bình sinh hơi không lẫn chảt háp thu

- Nhiệt dụng riêng của dung dịch phải bé, đặc biệt dối với máy lạnh hap tha chu

ky dé ton thất nhiệt khởi đông máy nhỏ,

Máy lạnh hấp thụ sử dụng phổ biến hai loại cặp môi chất lạnh là NHz/ HạO và HạO/ LiBr, Hiện nay, có một số công trình đã công bỏ dùng cáo chất hấp thụ rắn trong

xnấy lạnh hấp thụ chủ kỳ như CaCb, zôli, cacbon hoại tínhk nhưng vẫn chưa được

sử dụng phỏ biển vi tuy chúng có ưa điểm là không cản thiết bạ tình cất, nhưng do có các nhược điểm như làm giảm hệ số dẫn nhiệt, sự giản nỡ thể tích quá mức (gắp 1U

lần) và tỏa ra nhiệt lượng rất lớn trong quá trình hấp thu dan đến làm giảm đáng kế

hệ số hữu ích của thiết bị

Trong thực tẻ một số cặp môi chất có thê sử dung cho MLITT được giới thiệu

trong bảng 1.1

Bang 1.1 Cap mdi chất sử dụng trong máy lạnh bắp thụ,

LLA2 Ning legng sit dung

Nhiệt nắng là điểu kiện cân cho MLITT làm việc Chất lượng nguồn nhiệt quyết

15

định khả năng va nang suat lam viéc ctia MLHT Trong thuc té ta co mét s6 nguén nhiệt năng cé thé str dung cho MLHT nhu sau:

a Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là năng lượng sạch, sẵn có, thân thiện với môi trường vả cỏ

trữ lượng lớn Nguồn năng lượng nảy ngày cảng được ứng dụng nhiều trong các lĩnh

vực của đời sông và lả hướng ưu tiên được khuyên khích phát triền So với các ứng, dụng khác, việc sử dụng năng lượng mặt trời để làm lạnh nói chung và điều hòa không khí nói riêng rất phủ hợp vỉ có sự đng biển giữa nhu cầu sử dụng lạnh vả cường độ bức xa mặt trời nhận được Tuy nhiên đo cỏn một sỏ hạn chế như: tính tiên dụng, giá thanh cao nên trong thực tế việc ửng dụng năng lượng mặt trời để làm lạnh và điều hòa không khí vẫn chưa được ứng dung nhiều Vì vậy, nêu khai thác sử dụng hiệu

quả nguồn năng lượng nảy thì đây là nguồn năng tiêm năng cho máy lạnh hấp thu

Voi điều kiên nước ta là một nước có vị trí địa lý nằm trong khoang vi d6 tir 8°30"

bắc đến 23922" bắc, rất thuận lợi cho việc khai thác năng lượng mặt trời Ở các tỉnh

phia nam, số giờ nắng trung bình là 6,5 giờ/ngày; ở phía bắc có tháp hơn nhưng cũng,

đạt khoảng 5 giờ/ngày; cường độ tổng lượng bức xạ trung bình trong khoảng 5,2 kWHh/m° ngày [6] Vì thể, Việt Nam là nơi có tiêm năng lớn vẻ năng lượng mặt trời

và là cơ sở đề áp dụng MLHT vào thực tế

Hiện nay, các bộ thu năng lượng mặt trời đang được phát triển và sử dụng rộng

rãi để phục vụ cho các ứng dụng của con người Đây cũng là yêu tổ thuật lợi đẻ sử

dụng năng lượng mặt trời cho MLHT

b Năng lượng từ các nguồn nhiệt thải, tận dung

Các nguôn nhiệt thải vả mức nhiệt độ tương ứng được trình bảy trong bảng Ì 2

thường là nước nóng, bơi nước, không khí nóng và khói thải

+ Loại thứ hai là các thành phần nhiệt thái do các động cơ nhiệt thái ra mỗi trường,

trong quá trinh làm việc hoặc nhiệt lượng, đo các chất ding để làm mát động cơ và

các thành phân khi khác mang ra

Tang 1.2 Một số loại nhiệt thái và mức nhiệt độ tương ứng

Thói thải từ nhà máy luyện Nickel 1370 — 1650

‘Khoi thai từ là nẫu thủy tỉnh 1050 — 1550 _ | Khối thải từ nhà máy hyện thép 927 — 1038

tê Khói thải từ nhà máy luyện đồng 760 — 816

(00 [Roi hdl Graha may luyện nhằm 649 — 760

Khối thôi từ lô đốt chất thâi rắn 650 — 1000

‘Khoi thai tir ha may xi ming 350 — 750

Nhiệt thế | Khoi thai từ động cơ đốt trong 316 500

‘Nude lam mát động cơ đốt trong, 60— 120

Nhiệt thế | Nước ngưng tụ từ các quá trình sản xuất 40 — 80

thấp [Nước aii nhiệt bình ngưng của máy lạnh 35 43

và hệ thống điều hỏa không khí

17

Thông số quan trọng nhất cân tìm hiểu khi sử đụng nhiệt thải là nhiệt dỗ của nguồn

nhiệt, từ đó xác định phương án tận dụng, Tủy theo mức độ nhiệt độ, người ta chia cáo nguôn nhiệt thải ra làm ba loại

+ Loại nhiệt thẻ cao

+ Loại nhiệt thẻ trưng bình

! Loại nhiệt thẻ thấp

1.1.4.3 Vật liệu chỗ tạo máy lạnh hap thu

Máy lạnh hập thụ cũng như các hệ thông máy lạnh khác, việo lựa chọn vật liệu sử

đụng cho hệ thông là rất quan trọng Căn cứ vào yêu câu ông nghệ, điều kiện chế

†ạo, diễu kiện sửa chữa thay thế, độ bẻn, điều kiện kinh tế để lựa chọn vật liêu một

cach hiện quả nhất

a ật liệu kim loại

Tăng 1.3 Mộ số kẽm loại sử dụng trong kƑ thuật lạnh

Sắt và các | May nén, cac thiét biduong | Phủ hợp, sử dụng được cho tất cả các

hợp kun của | ống, thiết bị phụ mỗi chất lạnh, cần chủ ý đến một vải

ông và các | Dường ông, các thiết bị chính | Không sứ dụng cho mỗi chat

hợp kim của và phụ, các đếm kín, ỗ bạc, amordae (rừ đồng thau phốt pho-chì)}

dồng, để van, ô dỡ, ô trượt

Nhôm vá | Các thiết bị trao đỗi nhiệt Thận trọng khi ding voi Freon, chi các hợp kim | (đặc biệt thiết bị bay hơi), — | sử dung sau khi da tha: nghiém Ilop của nhm cáo te máy nén, chủ tiết động,

cơ, ô đố, đệm kin

km với Mg>2,5 %4 có nhiều nhược

diém hơn: cũng thận trọng với NHs

Không sử đụng cho nước muối

Crém, Từng dé bảo vệ bẻ mặt hoặc | Sử đụng cho tât cá các môi chất lạnh

Mien | dễtinh huyện, là thành phan

của thép hoặc gang đúc

'Titamum, | Dùng để chế tạo vó, các chỉ | Sử dụng cho tất cá các mối chất lạnh

18

Inox tiết, đường ông trong hệ

thông lạnh khi cỏ yêu câu về

ăn môn và vệ sinh thực phẩm

Wingié, Kim | La think pint bone cachop, | Kitne aidime che miei Ghatlanh ln

kim Kẽm ding de che tao bé | Freon va NH3

mat

Thếc | Lathanh phan trong cachop | Không sử dụng choNH;

kim và để bảo vệ bê mặt

Chi |Lam éémkin La thanh phin | Cé the xay ra phan img voi các thành

ctia hop kim trong 6 dé va 6 | phan Clo trong méi chat Freon

trượt

Trong hệ thông lạnh các vat liéu kim loại phải đáp ứng được một số yêu câu sau:

~ Phải đủ bên và có đầy đủ các tỉnh chất vật lý cần thiết trong điều kiện nhiệt độ

vả áp suất vận hành

~ Phải trơ hóa học với các môi trường mà hệ thông lạnh trực tiếp tiếp xúc như:

môi chất lạnh, dầu bồi trơn, âm, chất hút m, các hỏa chất có hại sinh ra khi vận hành,

các chất tải lạnh, các môi trường lam mat, méi trường làm lạnh và sản phầm can bao

quản

~ Phải kinh tế nghĩa lả phải rẻ tiền, dễ gia công, chế tạo

Một số kim loại chế tạo máy thường dùng và có khả năng ứng dụng trong kỹ thuật

lanh được giới thiệu trong bảng 1 3

Theo như bảng 1.3 ta thấy với hệ thông sử dụng môi chất lạnh NH: nên sử dụng

kim loại đen và các loại thép không gi (Titanium, inox )

b Lật liệu phi kim

Các vật liệu phi kim trong kỹ thuật lạnh thường dùng gồm: cao su, chất dẻo, amiăng, nhựa nhân tạo, thủy tỉnh vả gồm Những vật liêu này thường được sử dụng

để làm đêm kin, vật liệu cách điện, làm các thiết bị quan sát trong hệ thống

Môi chất NHạ và các môi chất võ cơ khác hâu như không tác động và ăn mòn các

19

vật liệu phi kim chế tạo máy Nhung voi Freon thi cé thé hoa tan hoặc làm trương phông các doăng đệm bằng cao su

1.1.5 Ưu, nhược điểm

Ưu điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là sử dụng chủ yêu nguồn nhiệt năng có nhiệt độ không cao (85 đền] 50°C) đẻ hoạt động Chỉnh vi thể, máy lạnh hập thụ góp

phần vào việc sử dụng hợp lý các nguôn năng lượng khác nhau: năng lượng nhiệt từ

mặt trời; tận dụng nhiệt năng thửa, phê thải; nhiệt năng thứ cấp, rẽ tiên như khói thai,

hơi trích

Ưu điểm tiếp theo của máy lanh hấp thụ là có rất it chỉ tiết chuyên động, kết câu

chủ yêu lả các thiết bị trao đổi nhiệt vả trao đôi chất, bộ phân chuyển động duy nhất

lả bom dung dich Vi vay, may lanh hap thu van hành đơn giản, đô tin cậy cao, máy

làm việc ít ôn và rung Trong vòng tuân hoàn hoản môi chất, không có dâu bôi trơn

nên bê mặt các thiết bị trao đổi nhiệt không, bị bảm dầu lảm nhiệt trở tăng như trong,

may lạnh nén hơi

Ngoài ra, hiện nay, khi tỉnh trạng phá hủy tâng Ôzôn do các chất frêon gây ra, việc tìm các môi chất lạnh khác thay thể đang còn rất khó khăn thì việc dùng máy lạnh hấp thụ thay thẻ máy lạnh nén hơi trong lĩnh vực điều hỏa không khí có ý nghĩa rất lớn

MLHT cũng cỏ nhược điểm lả giá thành hiện nay còn rat đắt, công kẻnh, diện tich

lắp đặt lớn hơn so với máy lạnh nén hơi Lượng nước làm mát tiêu thụ cũng lớn hơn

vỉ phải làm mát thêm bình hập thụ Thời gian khởi động chậm, tôn thất khởi động lớn

do lượng dung dịch chứa trong thiết bị lớn

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VẺ MÁY LẠNH HẢP THỤ

1.2.1 Các công trình ở Việt Nam

Ở Việt Nam cũng đã có những công trình của các tác giả nghiên cửu về MLHT

và khả năng áp dụng loại máy nảy trong thực tế

Năm 2001 tác giả Lê Xuân Hòa [10] đã đưa ra mô hình MLHT NH/HạO gián

đoạn, không sử dụng bơm, sử dụng năng lượng mặt trời và có hướng ứng dụng nhiệt

20

thải Với thiết bị nảy tác giả chưa công bỏ nhiệt độ làm lạnh có thẻ đạt được là bao

nhiêu

Năm 2002 tác giả Hoàng Dương Hùng, Trần Ngọc Lân [6] đã nghiên cứu, thiết

kế vả chế tạo thực nghiệm mâu MLHT sử dụng năng lượng mặt trời với cặp môi chất

là than hoạt tỉnh vả methalnol để sản xuất nước đá

Năm 2011 tác giả Võ Kiến Quốc, Lê Chí Hiệp [I8] đã nghiên cứu MLHT

NH/H;O gián đoạn, sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất nước đá

Năm 2012 tác giả Dang The Hung [4] đã nghiên cứu thiết kế và chế tao MLHT

NH/H20 sử dụng nhiệt thải và năng lượng mặt trời Kết quả của công trinh bước đầu

đã khẳng định khả năng hoạt động của MLHT ở nhiệt độ bay hơi là 2 °C Tuy nhiên,

do thiết bị còn đơn giản, chưa có các chỉ tiết linh hoạt để hỗ trợ cho việc vận hành,

vật liệu chế tạo chưa phủ hợp nên tuỏi thọ thiết bị ngắn vỉ vây không sử dụng được

cho phục vụ nghiên cửu lâu dài

Năm 2014 tác giả Nguyễn Trần Quỳnh [16] trên cơ sở thiết bị của các tác giả [4]

đã nghiên cửu thay thể một số thiết bị tránh sự ăn mòn của cặp môi chat NH3/H20 và

có khảo sát sự liên quan giữa nông độ dung dịch đâm đặc và dung dịch loãng với

nhiệt đô làm lạnh của hệ thông

Năm 2015 tác giả Hoàng Mai Hồng [7] trên cơ sở thiết bị của các tác giả [16] đã

nghiên cửu chế tạo mô hình MLHT sử dụng nhiệt thải và năng lượng mắt trời hoạt

động trong môi trường rung lac va chong ăn mỏn Mô hình MLHT nảy rất thích hợp hoạt động trong các điều kiện như trên tàu cá

Qua những nghiên cứu trên vẻ hệ thông MLHT nỏi chưng và hướng phát triển của

MLHT, tác giả của luân văn mong muồn nghiên cửu thuật toán tỉnh toán, mô phỏng

mảy lạnh hấp thụ một cấp sử dụng cặp môi chất NH›/H›O đề phục vụ cho công tác

tinh toan, nghiên cửu và chế tạo

1.2.2 Các công trình trên thế giới

Kế từ năm 1810, máy lạnh hập thụ với cặp môi chất H;O/H;SO¿ đầu tiên do Leslie (Pháp) đưa ra, đến giữa thể kỉ XIX hệ thông này được phát triển rằm rộ nhờ vào kĩ

sư Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh vẻ máy lạnh hấp thụ vả liên tục với các

21

cặp môi chất khác nhau Với chặng đường phát triển gần 200 năm, ngảy nay các loại MLHT khác nhau đã được hoản chỉnh và sử dụng trong nhiêu lĩnh vực ở nhiều nước trên thể giới nhất là ở Nga, Nhật, Mỹ và Trung Quốc [13] Ví dụ một số các công

bổ về MLHT tận dụng nguồn nhiệt thải này phục vụ cho điều hòa không khí, các máy

lạnh:

- Jose Fernandez, Manuel Vazquez [19] vào năm 1999 đã nghiên cứu về vân đề kiểm soát nhiệt độ tôi ưu trong hệ thông máy lạnh háp thụ NHạ — HạO Nội dung của nghiên

cứu trên là nghiên cứu sự ảnh hưởng của nguồn cấp nhiệt độ lên COP của máy lạnh

hap thụ đẻ tìm ra nhiệt độ tối ưu và phương án kiếm soát nhiệt độ dé COP dat duoc

là cao nhất

- Jesus Cerezo, Mahmound Bourouis, Manel Valles, Alberto Coronas, Roberto Best

vào năm 2007 đã nghiên cứu thực nghiệm ve bong hap thu NH3-H20 sti dung thiet bi trao đổi nhiét dang tam trén may lanh hap tha Nghién ettu nay st dung méi chat NH3

~ HạO và tìm hiểu diễn biển của chất hập thụ này trong thiết bị trao đổi nhiệt dạng, tâm được điều khiên bởi nguôn nhiệt có nhiệt độ thấp

1.3 ĐÓI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐẺ TÀI

1.3.1, Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu, xây dựng thuật toản vả lập trình phân mem tinh toản, mô phỏng

MLHT một cắp NH¿/H:O sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thai theo sơ đỏ nguyên

lý hình 1.9

Các điểm trạng thải của sơ đô hình 1.9 như sau:

Điểm 1: Hơi NH; ra khỏi tháp tình luyện (vào dàn ngưng tụ);

Điểm 2: Lỏng NHạ ra khỏi dàn ngưng tụ (vào thiết bị hỏi nhiệt môi chất lạnh);

Điểm 3: Lông NH: quá lạnh ra khỏi thiết bị hồi nhiệt môi chất lạnh (vào thiết lưu môi

chất lạnh);

Điểm 4: Lòng NH¡ ra khỏi van tiết lưu môi chất lạnh (vảo dàn bay hơi);

Điểm 5: Hơi NHạra khỏi dàn bay hơi (vào thiết bị hỏi nhiệt môi chất lạnh);

Điểm 6: Hơi quá nhiệt NH; ra khỏi thiết bị hỏi nhiệt môi chất lạnh (vào bình hắp thụ);

+2

Diem 7: Dung dich NH3/H2O nong do thap ra khoi binh sinh hoi (vao thiết bị hỏi

nhiét dung dich);

Diem 8: Dung dich NH3/H2O néng dé thap ra khoi thiét bị hỏi nhiệt dụng, dịch (vào van tiết lưu dung địch);

“mp ngung

tự hồi

7 Hồi nhiệc dụng địch

Điểm 10: Dung dịch NH¿/HạO nồng độ cao ra khỏi bình hấp thụ (vào bơm dung dịch); Điểm 11: Dung dịch NHz/HạO nồng độ cao ra khỏi bơm dung địch (vào bình hồi lưu); Điểm 12: Dung dich NHz/HạO nông độ cao ra khỏi bình hỏi lưu (vảo thiết bị hỏi nhiệt

lưu);

Điểm 15: Hơi nước từ tháp ngưng tụ hỏi lưu trở lại bình sinh hơi qua tháp tỉnh luyện

1.3.2 Mục đích và phạm vỉ nghiên cứu

1.321 Mục đích nghiên cửu

Mục đích của đề tài thực hiện các nội dung sau:

~ Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liêu de tính toán MLHT mot cap NH3/H20

~ Xây dựng thuật toán tính toản, thiết kế MLHT một cấp NHs/H2O

- Lap trinh phan mẻm tỉnh toán, mô phỏng MLHT một cấp NH¿/HạO

1.3.2.2 Phạm vỉ nghiên cứu

Nghiên cứu thuật toán vả lập trình phân mềm mô phỏng, tính toán máy lạnh hap

thụ NH/H2O sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải là một lĩnh vực rộng Tuy

nhiên, với thời gian và điêu kiện thực hiện đẻ tài tác giả đã tập trung nghiên cứu

những nội dung chỉnh sau:

~ Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu đẻ tính toán MLHT một cập bằng phương

pháp giải tích

~ Nghiên cứu xây dựng thuật toán toán chu trình vả thiết kế hệ thông MLHT một cấp với các thiết bị của hệ thống bao gồm bơm dung dịch, binh ngưng tụ, bình bay hơi, bình hấp thụ, tổ hợp binh sinh hơi — tháp tình luyện — thiết bị ngưng tụ hỏi lưu, thiết bị hỏi nhiệt Sau đỏ mô phỏng quả trình hoạt động của hệ thông MLHT đã thiết

kế

~ Lập trinh phan mém tinh toản chu trình, thiết kế và mô phỏng hệ thong MLHT một cấp Kết quả tính toán, mô phỏng hoạt động các thiết bị được đánh giá, đổi chứng với kết quả thực nghiêm của một số công trình đã công bó

CHUONG 2 CO SG LY THUYET TINH TOAN MAY LANH HAP THU

2.1 TÍNH TOÁN CHU TRINH

2.1.1 Lựa chọn các thông số ban đầu

Các thông số đầu vào bao gôm

~_ Nhiệt độ nguồn nước gia nhiệt tin tir (80 + 150) °C

~_ Nhiệt độ ngưng tụt tai din ngưng đao động trong khoảng (25 + 35) %C

- Nhiét d6 bay hoi to tai dan bay hoi dao déng trong khoang ((-8) + (-15)) °C

Từ các thông số lựa chọn trên, ta lựa chọn được các thông số đầu vào tương ứng:

~_ Nhiệt độ nước gia nhiệt ra: tw› = trị = 2

2.1.2 Xác định các thông số trạng thái của chu trình

2.1.2.1 Các thông số trạng thái của dung dịch

Theo [8] ta có công thức tỉnh toản nhiệt động vật lý của dung dịch NH¿/H;O như

sau

© Nhiệt độ sôi của dung dịch:

Nhiệt độ sôi của dung dịch NHz/H:O ở nông độ š vả áp suất p

e Ap suat dung dịch

Áp suất của dung dich NH3/H2O được tính theo công thức:

Trong đó: a,b được xác định theo công thức (2.1)

© Enthalpy cita dung dich long va hoi

25

- Enthalpy ofa dung dich NHs/H20 tinh theo cong thie:

=6 CL Deine 14 G3

Trong đó

Ÿ: Emhalpy của dung: địch lông ở nỗng đỏ Š, nhiệt độ T, áp suất P, kl⁄kg

iyg, - Enthalpy hơi amoniae, kJ4ke

- Emthalpy của hơi bay ra từ dung địch được tính theo công thức:

© Nény dé cite hơi bay ra từ dung dịch NHƯH;O

Nẵng độ hơi bay ra từ dung địch được tỉnh theo công thức

)

Trong đó:

b=~—6571,06+39,9544.T—0,243781.10°+0,39792.10 5T? —

~22,7722,P —0,4979,10" P? + 8286,02.P/T+0,172363, 10° PT + 10,77344.102PT2 3,62962TInT T.lnP

d- 1467E025E) 5,586: 596% 0,/42)1(17/3E) 138ET

® Nhiệt dung riêng của dung địch

C, —3,56393+ I,83918 1072 + 7,I4920 I0”.P/T —

2.1.2.2 Xác định các điễm trạng thải trong chư trình

s_ Xác dịnh thông số trạng thái diễm nút 10

Điễm nút 10 là điểm dưng địch NH¿⁄H:O nâng độ cao ra khôi bình hấp thụ vào

hom dung dich

Ta c6: Pio = Po, tho = te

Thay gia trị Pu vào công thức (2.2) ta xác định được phương trình bậc 6 với biên

số là š¡o Sử dụng phương pháp chú đôi với khoảng cách ly nghiệm là (0;1) ta xác định được giá trị Š¡o = Š Sử dụng công thức (23) ta tính được giá trị iio Vậy xác định

được bộ thông số (ho, Pro, iro, E10)

© Xác định thông số trạng thái điểm nút 7

Điểm 7 là điểm dung dịch NH¿/HaO có nồng độ thấp ra khỏi bình sinh hơi vào thiết bị hỏi nhiệt

Ta co: P7 = Pk, t; = tr (nhiệt độ dung dịch loãng ra khỏi bình sinh hơi) Tương tự

như điểm nút 10, thay giá trị P; vảo công thức (2.2) ta xác định được phương trinh bậc 6 với biển số là š; Sử dụng phương pháp chỉ đôi với khoảng cách ly nghiệm là (0;1) ta xác định được giả trị š; Sử dụng công thức (2.3) ta tính được giả trị ho Vậy

xác định được bộ thông số (tz, Py, ir, Šz)

© Xác định thông số trạng thái điểm nút2

Điểm 2 là điểm lỏng NH; sau thiết bị ngưng tụ

Ta co: Pr = Pk, tz = th, Š = Ea = 1 Sử dụng công thức nội suy tra bảng Hơi âm NH;

theo áp suất P› ta xác định được is Vậy xác định được bộ thông số (ta, P2, i2, &)

©_ Xác định thông số trạng thái điểm nút S

Điểm 5 la diém hoi NHs sau dan bay hoi

Ta co: Ps = Po, ts = to, &s = Ea = 1 Sử dụng công thức nội suy tra bảng Hơi am NH; theo áp suất Ps ta xác định được ¡s Vậy xác định được bộ thông số (ts, P+, is, Šs)

©_ Xác định thông số trạng thái điểm nút 6

Điểm 6 là điểm hơi quá nhiệt NH› ra khỏi thiết bị hỏi nhiệt mỗi chất lanh

Ta co: Pg = Po, & = 1

Xéc dinh nhiét 6 te:

Xét cân bằng nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt môi chất lạnh

'Qmme = ma Cpt (te - ts) = ma Cyn (te -ts)

Trong đó:

mạ: Lưu lượng môi chất lạnh, kg/s

Cặi, Cọu: nhiệt dung riêng đẳng áp của pha lỏng vả pha hơi môi chất lạnh

28

Vi Cpi> Cph > tr - ts < ta - ts Hay: tz-te<ti- ts

Vậy, hiện nhiệt độ Ai, i, Dam về phía đầu nóng của thiết bị hỏi nhiệt

At=t-ts

Chon At=5 "°C > ts=te- At

Sử dụng công thức (2.7) ta tính được giá trị is Vậy xác định được bộ thông số (ø,

Py, is, 5)

© Xe dinh thang sé trang thai diém nat3

Điểm 3 là diễm lông NH: quá lạnh re khỏi thiết bị hỏi nhiệt môi chất

Ta cò: Pạ= Pụ, šs =1 kg/kg

ac dinh enthanpy is

Xét cân bằng nhiệt tại thiết bị hỏi nhiệt môi chất:

ma x (ia- is)= max (is is)

> at ise ig

Xác định nhiệt độ tạ: sau khi ra khỏi thiết bị hỏi nhiệt, lượng nhiệt do lóng môi chất

thải ra bằng lượng nhiệt đo hơi môi chất thu vào:

Vậy xác dịnh dược bộ thông số (te, Ps, is, 6)

ø Xác định thng số trạng thái điểm nút 4

Diém 4 là điểm lỏng NHH ra khỏi van tiết lưu môi chất

Ta có: P4 = Pa, 1x =1o, Š = Éa= 1, 1á = b Vậy xác đình được bệ thông sô (tạ D4, iá, 4)

ø Xác định thông số trạng thái điểm nút 11

Điểm 11 là diễn dụng địch NH¿/HO nồng độ cao ra khỏi bơm dụng dịch (vào bình hồi lưn)

Ta cé: Pu =P, t = to, Šn = St, in = ie Vậy xác định được bộ thông số (tị, Pn,

29