Ứng dụng động cơ stirling trong các thiết bị làm lạnh

Ng ờiăthựcăhi năsẽănghiênăc u ngăd ng đ ngăc ăStirling ch yăbằngăb tăkỳăngu nănhi tănóngănƠo, đ ngăc ănƠyăcóăth ăthayăth ăđ ngăc ăđ tătrongăởăm tăs ălĩnhăvựcă c aăđờiăs ng mà lĩnhăvực lƠ

TÓM TẮT

Trongăthờiăđ iăkhoaăh căkỹăthu tăphátătri n,ănhuăc uăv ănĕngăl ngăngƠyăcƠngătĕng.ăTrongăkhiăđóăcácăngu nănhiênăli uădựătrữănh ăthanăđá,ăd uăm ,ăkhíăthiênănhiênăvƠăngayăc ăth yăđi năthìăcóăh năkhi năchoănhơnălo iăđ ngătr ớcănguyăc ăthi uăh tănĕngă

l ng.ă Vi că tìmă ki mă vƠă khaiă thácă cácă ngu nă nĕngă l ngă mớiă nh ă nĕngă l ngă h tănhơn,ănĕngăl ngăđ aănhi t,ănĕngăl ngăgióăvƠănĕngăl ngăm tătrờiălƠăm tătrongănhữngă

h ớngăquanătr ngătrongăk ăho chăphátătri nănĕngăl ng,ăkhôngănhữngăđ iăvớiănhữngă

n ớcăphátătri nămƠăngayăc ăvớiănhữngăn ớcăđangăphátătri n

Ng ờiăthựcăhi năsẽănghiênăc u ngăd ng đ ngăc ăStirling ch yăbằngăb tăkỳăngu nănhi tănóngănƠo, đ ngăc ănƠyăcóăth ăthayăth ăđ ngăc ăđ tătrongăởăm tăs ălĩnhăvựcă

c aăđờiăs ng mà lĩnhăvực lƠmăl nhăvƠăđi uăhoƠăkhôngăkhíălƠă ngăd ngăh pădẫnănh tăvìă

n iănƠo có khíăh uănóngănh tăthìăn iăđóăcóănhuăc uăv ălƠmăl nhălớnănh t,ăđ căbi tălƠăởănhữngăvùngăxaăxôiăhẻoălánhăkhôngăcóăl ớiăđi năqu căgiaăvƠăgiáănhiênăli uăquáăđ t so vớiăthuănh păc aăng ờiădơn

Lu nă vĕnă ắ ngă d ngă đ ngă c ă Stirlingă trongă cácă thi tă b ă lƠmă l nh” sẽă gi iăquy tăđ căph nănƠoăv năđ ăthi uăh tănĕngăl ngăhi nănay khiănhuăc uălƠmăl nh c aăxƣă

h iăngày càng tĕngăcao,ăh năth ănữaăcóăth ăsữăd ng ngu nănĕngăl ng m tătrờiăđóălƠăngu nănĕngăl ng s chăđ gópăph năb oăv ămôiătr ờng

Đ ngăc ăStirling ho tăđ ngăbằngăngu nănhi tăbênăngoƠi,ăthôngăquaăb ătruy nă

đ ngălƠmăquay máy nén khí c aăthi tăb ăl nh Luơ ̣năvĕnăđiăt ăkhaiăquatăcacăthiêtăbi ̣ăvaătiênăhanhătốnhătoanătrênămô ̣tămôăh ình c ăth , điăsơuăvao tínhătoánătừng chiătiêt c aăthi tă

b vƠăti năhƠnhăthíănghi măđ ăđ aăra đ ̣c dƣiănhi tăđ ăho tăđ ngă c aăđ ngăc ăStirlingădùngălƠmăc ăs ̉ăđểăchọnănguônănhiê ̣tăcungăcơp

ABSTRACT

In the era of science and technology development, the demand for energy is increasing While which reserve fuel sources such as coal, oil, natural gas, hydroelectric and even the term cause of humanity at risk of energy shortages The search for and exploitation of new energy sources such as nuclear energy, geothermal energy, wind energy and solar energy is one of the important directions in the energy development plan, not only for the developed countries but also developing countries

The research will make Stirling engine applications run on any heat source, this engine could replace the internal combustion engine in a number of areas of life that the field of refrigeration and air conditioningthe most attractive applications because where the hottest climates, where it has the greatest cooling demand, especially in remote areas without grid and fuel prices are too expensive for collectiontype of people

Thesis "Application of the Stirling engine cooling devices" will solve the current energy shortage problems when cooling needs of the society is increasing, more can use the sourcesolar energy is clean energy sources to contribute to environmental protection

Stirling engine works by external heat source, through the actuator turns the compressor of the refrigeration equipment Essential thesis away from the device and perform a calculation on a specific model, go deep into account every detail of the equipment and conduct experiments to come up with an operating temperature range of the engine Stirling used as a basis to select the heat source provided

MỤC LỤC

Quy tăđ nhăgiaoăđ ătƠi

Ĺ LỊCH KHOA H C i

LỜI CAM ĐOAN ii

C M T iii

TÓM TẮT iv

ABSTRACT v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH x

DANH SÁCH CÁC B NG xii

Ch ng 1 5

TỔNG QUAN 5

1.1 Đ̣T V N Đ̀: 5

1.2 NHIỆM VỤ CỦA ĐÊ TAI 6

1.3 GI I HẠN ĐÊ TAI 7

1.4 TệNH ḾI C̉A Đ̀ TÀI 7

1.5 TệNH TḤC TIỄN 7

Ch ng 2 8

C SỞ Ĺ THUYẾT 8

2.1 KHÁI QUÁT V̀ CÁC PH NG PHAP LAM LẠNH NHÂN TẠO 8

2.1.1 PH NGăPHAPăBAYăH IăKHUểCHăTAN 8

2.1.2 PH NGăPHAPăHOAăTRỌ̣NăLẠNH 9

2.1.3 PH NGăPHAPăDÃNăN ̉ ăKHIăCOăSINHăNGOẠIăCỌNG 9

2.1.4 PH NGăPHAPăTIểTăL UăKHỌNGăSINHăNGOẠIăCỌNGăVAăHIệ̉Uă NGă JOULE - THOMSON 10

2.1.5 PH NGăPHAPăDÃNăN ̉ ăKHIăTRONGăỌNGăXOAY 11

2.1.6 HIệ̉Uă NGăNHIệ̉TăĐIệ̉N, HIệ̉Uă NGăPELTIER 11

2.1.7 PH NGăPHAPăKH ̉ ăT ăĐOẠNăNHIệ̉T 12

2.1.8 BAYăH IăCHỂTăLỎNG 13

2.2 KHÁI QUÁT VÊ THIÊT BI ̣ LẠNH 13

2.2.1 THIểTăBI ̣ăLẠNHăLOẠIăNENăH I 13

2.2.2 THIểTăBI ̣ăLẠNHăLOẠIăHỂPăTHỤ 14

2.2.3 THIểTăBI ̣ăLẠNHăLOẠIăCẸ̆PăNHIệ̉TăĐIệ̉N 14

2.3 ĐỘNG C STIRLING 15

2.3.1ăĐ CăĐI MăC UăT OăCHUNGăC AăM TăĐ NGăC ăSTIRLING 15

2.3.2 NGUYểNăLụăHO TăĐ NGăCHUNGăCỦAăM TăĐ NGăC ăSTIRLING 16

2.3.3 CHUăTRỊNHăNHI TăĐ NGăH CăSTIRLING 18

2.3.4 PHỂNăLOẠIăĐỌ̣NGăC ăSTIRLING 19

2.3.4.1 Đ NGăC ăSTIRLINGăKI UăALPHA 19

2.3.4.1.1 CỂUăTẠOăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăALPHA 19

2.3.4.1.2 NGUYểNăLYăHOA ̣TăĐỌ̣NGăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăALPHA 20

2.3.4.2 Đ NGăC ăSTIRLINGăKI UăBETA 21

2.3.4.2.1 CỂUăTẠOăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăBETA 21

2.3.4.2.2 NGUYểNăLYăHOA ̣TăĐỌ̣NGăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăBETA 22

2.3.4.3 Đ NGăC ăSTIRLINGăKI UăGAMMA 23

2.3.4.3.1 CỂUăTẠOăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăGAMMA 23

2.3.4.3.2 NGUYểNăLYăHOA ̣TăĐỌ̣NGăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăGAMMA 24

Ch ng 3 27

TệNH TOÁN THIẾT BỊ LÀM L NH 27

3.1 C U T O T̉ L NH NÉN H I VÀ NGUYÊN Ĺ QUY TRÌNH L NH 27

3.1.1 CỂUăTẠO 27

3.1.2 NGUYểNăLYăQUIăTRINHăLẠNH 28

3.1.3ăMỌIăCH TăL NH 28

3.2 TệNH TOÁN T̉ L NH MÁY NÉN H I 29

3.2.1 CÁCăTHỌNGăS ăBANăĐ UăTHÍTăḰăT ăL NHăMÁYăŃNăH I 29

3.2.2ăTệNHăTOÁNăCÁCHăNHI T,ăCÁCHă M 30

3.2.2.1ăTệNHăTOÁNăCÁCHăNHI T 30

3.2.2.2ăTệNHăH ăS ăTRUY NăNHI TăQUAăV ăT 32

3.2.2.3ăTệNHăKI MăTRAăĐ NGăS NGăBểNăNGOẨIăV ăT 32

3.2.2.4ăTệNHăKI MăTRAăCÁCHă M 33

3.2.3ăTệNHăT NăTH T 33

3.2.3.1 TỌ̉NGăDONGăNHIệ̉TăTỌ̉NăTHỂT 33

3.2.3.2 TệNHăDọNGăNHI TăT NăTH TăQUAăḰTăC UăBAOăCHE Q1 34

3.2.3.3 TệNHăDọNGăNHI TăT AăRAăDOăṾNăHẨNHăQ4 35

3.2.4 TệNHăCH NăMÁYăŃN 37

3.2.4.1 XÁCăĐ NHăNHI TăĐ ăNG NGăT ătk 37

3.2.4.2 NHIệ̉TăĐỌ̣ăSỌIăCỦAăMỌIăCHỂTăLẠNHăt0 37

3.2.4.3 NHIệ̉TăĐỌ̣ăQUAăNHIệ̉Tătqn 37

3.2.4.4 NHIệ̉TăĐỌ̣ăQUAăLẠNHătql 37

3.2.4.5 TệNHăTOÁNăCHUăTRỊNHăL NH 38

3.2.4.5.1 NĔNGăSUỂTăLẠNHăRIểNG 38

3.2.4.5.2 NĔNGăSUỂTăLẠNHăRIểNGăTHể̉ăTICH 38

3.2.4.5.3 NĔNGăSUỂTăLẠNHăRIểNGăqk 39

3.2.4.5.4 T ăS ăŃN 39

3.2.4.5.5 CỌNGăNENăRIểNGăl 39

3.2.4.5.6 Hệ̉ăSỌăLẠNHăCỦAăCHUăTRINH 39

3.2.4.5.7 L UăL ̣NGăQUAăMAYăNENăăm 39

3.2.4.5.8 NĔNGăSUỂTăTHể̉ăTICHăTH ̣CăTểăQUAăMAYăNENăVtt 39

3.2.4.5.9 HIệ̉UăSUỂTăTHể̉ăTICHăCỦAăMAYăNENăλ 39

3.2.4.5.10 THể̉ăTICHăŃNăLụăTHUÝT 39

3.2.4.5.11 HIệ̉UăSUỂTăNENăH ̃ UăICH 39

3.2.4.5.12 CỌNGăNENăLYăTHUYểTăNs 40

3.2.4.5.13 CỌNGăNENăH ̃ UăICHăN 40

3.2.4.5.14 CỌNGăSUỂTăTIểUăTHỤăTH ̣CăTểăCHOăQUAăTRINHăNENăNel 40

3.2.4.5.15 CỌNGăSUỂTăĐỌ̣NGăC ăLĔPăĐẸ̆T 40

3.2.4.5.16 NĔNGăSUỂTăNHIệ̉TăDANăNG NGăQk 40

3.2.5 THÍTăB ăNG NGăT 40

3.2.5.1 CH NăTHIểTăBI ̣ăNG NGăTỤ 40

3.2.5.2 TệNHăDIệ̉NăTệCHăTRAOăĐỌ̉IăNHIệ̉T 41

3.2.5.3 XÁCăĐI ̣NHăHệ̉ăSỌăTRUYểNăNHIệ̉TăK 41

3.2.5.4 XÁCăĐI ̣NHăĐỌ̣ăCHểNHăLệ̉CHăNHIệ̉TăĐỌ̣ăTRUNGăBỊNHăLOGARIT 41

3.2.5.5 L UăL ̣NGăKHỌNGăKHệăGIẢIăNHIệ̉Tămw 42

3.2.6ăTHÍTăB ăB CăH I 47

3.2.7ăCÁCăTHÍTăB ăPH 49

3.2.7.1ăPHINăS YăL C 49

3.2.7.2ăR LEăNHI TăĐ 49

3.2.7.3ăăM TăGA 49

3.2.7.4 VAN BA NGÃ 50

3.2.7.5ăBỊNHăGOMăL NG 50

Ch ng 4 51

TệNH TOÁN ĐỘNG C STIRLING 51

4.1 CÁC THỌNG SỐ THIẾT KẾ C B N 51

4.2 CÂU TẠO ĐỘNG C STIRLING KIỂU GAMMA THIẾT KẾ 51

4.2.1 CÁCăTHỌNGăS ăBANăĐ U 51

4.2.1.1ăNhi tăđ ăTmin 51

4.2.1.2ăNhi tăđ ăTmax 51

4.2.1.3ăÁpăsu tăP1: 51

4.2.2 THể̉ăTệCHăKHỌNGăGIANăLẨMăVIệ̉CăCỦAăĐ NGăC 52

4.2.2.1 THể̉ăTệCHăXYLANHăNENăVxln 52

4.2.2.2 THể̉ăTệCHăXYLANHăGIẩNăN ̉ ăVxlgn 52

4.2.2.3 THể̉ăTệCHăPHỂNăĐ NGăỌNGăDỂ̃NăMỌIăCHỂTăCỌNGăTÁCăGI ̃ AăHAIă XYLANH Vđd 52

4.2.2.4 THể̉ăTICHăCHIểMăCHỌ̉ăCỦAăTRỤCăăVtr 52

4.2.2.5 THể̉ăTệCHăCHIểMăCHỌ̉ăCỦAăPISTONăGIẩNăN ̉ ăVptgn 52

4.2.2.6 THể̉ăTICHăL NăNHỂTă(Vmax) TOẨNăB ăKHỌNGăGIANăLẨMăVI CăC Aă Đ NGăC 53

4.2.2.8 T̉ăS ăTH ăTệCH 53

4.3 NHIỆT L ̣NG CÂN THIÊT ĐỂ CUNG CÂP CHO ĐỌ̣NG C 53

4.3.1 NHIệ̉TăL ̣NGăCỂNăTHIểTăĐể̉ăNUNGăNịNGăMỌIăCHỂTăCỌNGăTÁC : 53

4.3.2 NHIệ̉TăL ̣NGăTRUYểNăQUAăXYLANHăGIẩNăN ̉ 54

4.3.3 NHIệ̉TăL ̣NGăTRUYểNăQUAăNĔPăXYLANHăGIẩNăN ̉ 54

4.3.4 NHIệ̉TăL ̣NGăTRUYểNăQUAăPISTONăGIẩNăN ̉ 54

4.3.5 NHIệ̉T L ̣NGăTRUYểNăQUAăBỌ̣ăTẢNăNHIệ̉T 55

4.3.6 NHIệ̉TăL ̣NGăTRUYểNăQUAăỌNGăNỌIăGI ̃ AăHAIăXYLANH 55

4.3.7 NHIệ̉TăL ̣NGăTRUYểN QUAăXYLANHăNEN 56

4.3.8 NHIệ̉TăL ̣NGăTRUYểNăQUAăPISTONăNEN 56

4.4 TệNH TOÁN NHI T ĐỘNG H C 57

4.4.1 KHỌIăL ̣NGăMỌIăCHỂTăCỌNGăTAC 57

4.4.2 QUÁăTRỊNHăNUNGăNịNGăĐ̉NGăTệCHă1 - 2 57

4.4.3 QUÁăTRỊNHăGIẩNăN̉ăĐ̉NGăNHI Tă2 - 3 58

4.4.4 QUÁăTRỊNHăLẨMăL NHăĐ̉NGăTệCHă3 - 4 58

4.4.5 QUÁăTRỊNHăŃNăĐ̉NGăNHI Tă4 - 1 59

4.5 TệNH TOÁN BÁNH ĐÀ 60

Ch ng 5 62

X ̃ Ĺ D̃Y SỐ LI U NHI T ĐỘ THệ NGHI M 62

5.1 THU THẬP SỌ LIỆU THI NGHIỆM 62

5.2 XÁC ĐỊNH D NG HÀM Đ̣C TR NG 62

5.2.1 LỆ̉PăHệ̉ăTRỤCăTỌAăĐỌ̣ăOXY 63

5.2.2 LIểNăTỤCăHOAăCACăĐIể̉M 63

5.2.3 SOăSANHăV IăĐỌăTHI ̣ăCACăDẠNGăPH NGăTRINHăTOANăHỌCăXACăĐI ̣NH 64 5.2.4 SANăBĔNGăTUYểNăTINHăHOA 64

5.3 XÁC ĐỊNH CÁC H SỐ HỒI QUI 65

5.3.1 TệNHăCÁCăGIÁăTR ăTRUNGăBỊNH 65

5.3.2 TệNHăGIÁăTR ăC AăH ăS ăH IăQUI 65

5.3.2.1 PH NGăPHAPăXỂPăXỈăTHEOăNH ̃ NGăĐIể̉MăL ̣AăCHỌNăRIểNGăBIệ̉T 65

5.3.2.2 PH NGăPHAPăXỂPăXỈăTRUNGăBINH 66

5.3.2.3 PH NGăPHAPăBINHăPH NGăNHỎăNHỂT 67

Ch ng 6 KÊT LUẬN 69

6.1 KÊT LUẬN 69

6.2 H NG PHAT TRIỂN ĐÊ TAI 69

DANH SÁCH CÁC HÌNH

1 Hìnhă2.1: đôăthi ̣ăhăậ xăcủaăkhôngăkhốăởmă Trang 8

2 Hìnhă2.2: nguyênătĕcălƠmăvi căc aămáyăl nhănénăkhí Trang 10

3 Hìnhă2.3: Tiêtăl uăkhôngăsinhăngoa ̣iăcôngăcủaămộtădongămôiăchơt Trang 10

4 Hìnhă2.4: ngăxoáy Trang 11

5 Hìnhă2.5: Cĕ ̣pănhiê ̣tăđiê ̣n Trang 12

6 Hìnhă2.6:ăĐ ng c ăStirlingănguyênăth yănĕmă1816 Trang 15 7.ăHìnhă2.7:ăC uăt oăchungăđ ngăc ăStirling Trang 15 8.ăHìnhă2.8:ăXylanhăch aăc pănhi t Trang 17 9.ăHìnhă2.9:ăQuáătrìnhăc pănhi tăchoăXylanh Trang 17 10.ăHìnhă2.10:ăkhôngăkhíăcóăápăsu tăcaoăđ yăxylanhăđiăra Trang 17

11 Hình 2.11: quá trình làm mát cho xylanh Trang 18 12.ăHìnhă2.12:ăPistonăchuy năđ ngăv ăv ătríăbanăđ u Trang 18

13 Hình 2.13: Đ ăth ăPăậ Văcủaăchuătrốnhănhiê ̣tăđộngăhọcăStirling Trang 18

14 Hình 2.14: đô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăalpha Trang 19

15 Hình 2.15 : quáătrìnhăc pănhi tăđ ngăc ăStirlingăki uăalpha Trang 20

16 Hình 2.16 : quáătrìnhădƣnănởăđ ngăc ăStirlingăki uăalpha Trang 20

17 Hình 2.17 : quáătrìnhălƠmămátăđ ngăc ăStirlingăki uăalpha Trang 21

18 Hình 2.18 : quáătrìnhănénăđ ngăc ăStirlingăki uăalpha Trang 21

19 Hình 2.19 : đô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăbeta Trang 21

20 Hình 2.20 : quáătrìnhăc pănhi tăđ ngăc ăStirlingăki uăbeta Trang 22

21 Hình 2.21 : quáătrìnhădƣnănởăđ ngăc ăStirlingăki uăbeta Trang 22

22 Hình 2.22 : quáătrìnhălƠmămátăđ ngăc ăStirlingăkiểuăbetaă Trang 23

23 Hình 2.23 : quáătrìnhănénăđ ngăc ăStirlingăki uăbeta Trang 23

24 Hình 2.24 : đô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăGamma Trang 24

25 Hình 2.25 : quáătrìnhăc pănhi tăđ ngăc ăStirlingăki uăGammaă Trang 24

26 Hình 2.26 : quáătrìnhădƣnănởăđ ngăc ăStirlingăki uăGammaă Trang 25

27 Hình 2.27 : quáătrìnhălƠmămátăđ ngăc ăStirlingăki uăGamma Trang 25

28 Hình 2.28 : quáătrìnhănénăđ ngăc ăStirlingăki uăGamma Trang 26 29.ăHìnhă3.1:ăăS ăđ ăc uăt oăt ăl nhănénăh i Trang 27

30 Hình 3.2: kíchăth ớcăt ăl nhăthi tăk Trang 30 31.ăHìnhă3.3:ăXơyădựngăchuătrìnhăl nhătrênăđ ăth ălgpăậ hăc aăR134a Trang 38 32.ăHìnhă4.1:ăXácăđ nhăcôngătĕngăth ătíchătrênăđ ăth ăPăậ V

c aăchuătrìnhăStirling Trang 58

33 Hìnhă4.2 : Xácăđ nhăcôngăgi măth ătíchătrênăđ ăth ăPăậ V

c aăchuătrìnhăStirling Trang 59

34 Hìnhă5.1: Cácăk tăqu ăđi măđoătrên h ăt aăđ OXY Trang 63

35 Hìnhă5.2: Liênătụcăhoaăcacăđi măđoătrên h ăt aăđ OXY Trang 63

36 Hìnhă5.3: Cácăđi măbiểuădiễnătrên h ătr căt aăđ ăO X Y Trang 64

DANH SÁCH CÁC B NG

1 B ngă3.1: Bê dƠyălớpăcáchănhi tăc aăthi tăb ăl nh Trang 31

2 B ngă3.2: Hê ̣ăsôătruyênănhiê ̣tăquaăt ngăvachăcủaăvỏătủăla ̣nh Trang 32

3 B ngă3.3: Hê ̣ăsôătruyên nhiê ̣tăquaăt ngăvachăcủaăvỏătủăla ̣nh Trang 33

4 B ngă3.4: Dòng nhiê ̣tătổnăthơtăquaăt ngăvachăcủaăvỏătủăla ̣nh Trang 35

5 B ngă3.5: Cácăđi mănútăc aăchuătrìnhăl nh Trang 38

Ch ng 1 TỔNG QUAN

1.1 Đ̣T V N Đ̀:

Từăxaăx a,ăđ ch ngă l iăsựăkh cănghi t c a thờiăti t, conăng ời đƣ bi t v nă

d ngăvƠăch ăngựăcácăđi uăki nătựănhiên nh : làm nhà đ ăcheăm aăn ng,ăđ tălòăs ởi vào mùaăđông,ăthôngăgióătựănhiên vào mùa hè ầă

Cùngăvớiăsựăphátătri năc aăkhoaăh căkỹăthu tăvƠăkinhăt ,ăconăng ời càng Ủăth că

đ ̣căvaiătroătoăl năcủaănhiê ̣tăđộăva s ̣ănongălênăcủaătraiăđơt , nhuăcơuăcủaăconăng iăvêănăđ nhănhi tăđ ngƠy cƠngătĕngăcao, trong ti nătrìnhăcôngănghi păhoá, cóănhi uăthi tăb ălƠmăl nhăđ căphátăminhăvƠăch ăt o, mô ̣tătrongănh ̃ngăthiêtăbi ̣ăđo đã điăvaoăcuộcăsôngăla thiêtăbi ̣ lƠm l nhădùngămáyănénăh iăđóngăvaiătròăquanătr ngătrongăkỹăthu tălƠmăl nhăvƠă

đi uăhoƠăkhôngăkhí

H năthêăn ̃a , thiêtăbi ̣ lƠm l nhădùngămáy nénăh iăho tăđ ngă năđ nh có nĕngăsuơtăđô ̣ătinăcơ ̣y vƠătu iăth cao nênăhiê ̣nănayăđangăđ ̣căs ̃ădụngărộngărãiătrongăhơuă hêtăcácăthi tăb ălƠmăl nhănh : t ăl nhăth ngănghi p , t ăl nhăgiaăđình , khoăbảoăquảnăđông , nhƠămáyăs năxu tăn ớcăđá ầă vƠ dùng nĕngăl ̣ng điê ̣n đ ăho tăđ ng máyănénăh i

CácănhƠămáyăth yăđi nă khôngăgơyăôănhiễmămôiătr ngănh ngăla ̣iăphaăhoa ̣iătaiănguyênăthiênănhiênăvaăđaăda ̣ngăsinhăho ̣cănĕ ̣ngănê , lƠmăbi năđ iăkhíăh u, cácăkhuărừngăb ătƠnăpháăng păchìmăd ớiăcácăconăđ păsẽălƠmăm tăđiăláăph iăcungăcơpăkhốăCO2 đôngănghố̃aă

v iăviê ̣cătĕngăphatăthảiăCO2 vƠoăkhíăquy n

Mĕ ̣tăkhacănguônăn căcungăcơpăchoăcacăthủyăđiê ̣năkhôngăphảiăvôătơ ̣n , sauămộtă

th iăgianădaiăs ̃ădụngăcacălongăhôăsẽăch uyễnăthanhăđơmălơyăvaăthủyăđiê ̣năkhôngăconăkhảănĕngătốch n c, nh ăvơ ̣yănguônănĕngăl ̣ngăt ăthủyăđiê ̣năc ăbảnăkhôngăcon , nguônăcungăcơp điêuătiêtăvaăd ̣ătr ̃ n c choăsảnăxuơtănôngănghiê ̣pă ̉ăvungăha ̣ădu b ăm tăđi t ăđoăảnhă

h ởngăđ năđ iăsôngăsảnăxuơtăcủaăng iădơn

Tr căs ̣ăphatătriểnănh ăvũăbảoăcủaăth iăđa ̣iăkhoaăhọcăkỹăthuơ ̣t, cácăngu nănhiênăliê ̣uăd ̣ătr ̃ănh : dơuămỏ, thanăđa, khíăthiênănhiê năvaăthủyăđiê ̣năđêuăcoăha ̣n , tìmăki măngu nănĕngăl ng táiăt oăđ ăb ăsungăvƠoăngu nănĕngăl ngătruy năth ngăđangăđ că

cácănhƠăkhoaăh căthựcăsựăquanătơm , cácăngu nănĕngăl ngămớiănh : nĕngăl ̣ngăha ̣tănhân, nĕngăl ̣ngăđi ̣aănhiê ̣t, nĕngăl ̣ngăgioăvaănĕngăl ̣ngămĕ ̣tătr iălƠăh ớngăquanătr ngătrongăkê ho chăphátătri nănĕngăl ng

Viê ̣tăNamălaăđơtăn căcoăkhốăhơ ̣uănhiê ̣tăđ iănongăvaăởmănênăcacăthiêtăbi ̣ălamăla ̣nhăcóăỦănghĩaăvôăcùngătoălớnăđ iăvới đ i sôngăconăng i Nhuăcơuăvêăla ̣nhăđểăđiêuăhoaăkhôngăkhố trongăsinhăhoa ̣t s năxu tăvƠăb oăqu năthựcăph m ngƠyăcƠngătĕngătiêuăth ăm tă

ng d ngănƠyăsẽăđiăsơuăvƠoăđ ờiăs ng, đapă ngăđ căsựăthi uăh tănĕngă

l ngăđi năho tăđ ngăcácăthi tăb lƠm l nh vƠ phùăh păvớiăđi uăki n phátătri n

n cătaăhi nănay

1.2 NHIỆM VỤ CỦA ĐÊ TAI

Nghiên c u tổngăquanăcacăloa ̣iăthiêtăbi ̣ălamăla ̣nh

Nghiên c u vƠăch ăt o thi tăb ălƠmăl nhăs̉ăd ngămáyănénăh iăm tăc p

Nghiên c u, tínhătoán vƠ chêăta ̣oămôăhốnhăđô ̣ngăc ăStirling đ ăcungăc pănĕngă

l ngăho tăđ ngămáyănénăh iăm tăc p

Nghiênăc uădãiănhiê ̣tăđộăhoa ̣tăđộngăcủaăđộn găc ăStirlingădung cungăcơpănĕngă

l ngăho tăđ ngămáyănénăh iăm tăc p

1.3 GI I HẠN ĐÊ TAI

Do th iăgianăcoăha ̣năvaăđêătaiăliênăquanăđênănhiêuălố̃nhăv ̣căchuyênămôn nênăđêătƠiăch ăthựcăhi năcácăn iădungăk ătrên , ch ăđiăsơuăvƠo nghiênăc u thiêtăbi ̣ălamăla ̣nhăs ̉ă

d ngămáyănénăh iăm tăc p vƠăđ ngăc ăStirlingăkiểuăGammar v iădƣiănhi tăđ ăho tăđ ng

c aăđ ngăc

1.4 TệNH ḾI C̉A Đ̀ TÀI

Lĩnhăvực l nhălƠăm tălĩnhăvựcăđ yăh pădẫnăđôiăv i nh ̃ng n căcoăkhốăhơ ̣uănhiê ̣tă

đ iănong vƠă m nh ăn că ta nên nghiênăc u ngăd ngănƠyăsẽăgiúpăt oăthêm nhiêu s ̣ă

l ̣a ch n nguôn nĕngăl ̣ngăcungăcơpăchoăthiêtăbi ̣ălamăla ̣nh cóăth ăsữăd ngăb tăkỳăngu nănhiê ̣tăhiê ̣năcoănao vƠ đĕ ̣căbiê ̣tălaăcoăthểătơ ̣nădụngănguônănĕngăl ̣ngă mĕ ̣tătr i, mô ̣tănguônănĕngăl ̣ngăsa ̣chăvaăvôătơ ̣n, tr căs ̣ thiêuăhụtănguônănĕngăl ̣ngăđiê ̣nănh ăhiê ̣nănay

1.5 TệNH TḤC TIỄN

ngăd ngănƠyăsẽăđiăvƠoăđờiăs ngăxƣăh iăởăt tăc ăcácăvùngămi n , đĕ ̣căbiê ̣tălaă ̉

nh ̃ng vùngăsơu, vùngăxa, h iăđ oăc aătổăquôc, n iămaănguônăđiê ̣năch aăđênăđ c

Giúpăchoăsinhăviênăcóăthêmănhữngăki năth căquanătr ngă vêăthiêtăbi ̣ăla ̣nhăvaă

đô ̣ngăc ăStirling, lƠălo iăđ ngăc ăcònăxaăl đôi v iăsinhăviên

Ch ng 2

C SỞ Ĺ THUYẾT

NgƠyănayănhi uăn ớcătrênăth ăgiớiăđƣăphátătri năr tăm nhăv ămáyă l nhănh :ă

Đ c,ăNh t,ăPháp,ăMỹ,ăHƠăLanăầăkỹăthu tăl nhălƠănhuăc uăthi tăy uăchoăvi căphátătri năcôngănghi p,ăđ căbi tălƠăcôngănghi păthựcăph m.ăĐƣăcóăvƠiăch căki uămáyăl nhăkhácănhauă v ă nguyênă lỦă lƠmă vi că nh :ă máyă nénă l nh,ă máyă l nhă h pă th ,ă máyă l nhă ki uăEject ,ămáyăl nhăhi uă ngăxoáy,ămáyăl nhăbánădẫnầăRiêngămáyănénăl nhăcũngăcóăr tănhi uăki u:ămáyănénă1ăpiston,ămáyănénă2,ă4,ă6ăầăpiston,ămáyănénă2ăc p,ămáyănénătr căvít,ămáyănénălyătơmăầ

2.1 KHÁI QUÁT V̀ CÁC PH NG PHÁP LÀM L NH NHÂN T O

LƠmăl nhănhơnăta ̣oălaăcacăquaătrốnhălamăla ̣nhănh ămô ̣tăph ngătiê ̣năhoĕ ̣căthiêtăbi ̣ădoăconăng iăta ̣oăra

2.1.1 PH NGăPHAPăBAYăH IăKHUểCHăTAN

Mô ̣tăvốăd ăđi năhìnhă lƠăn ớcăbayăh iăkhu chătánăvƠoăkhôngăkhíăkhiăphunăn ớcăliênătụcăvƠoăkhôngăkhí khô cóăcùngănhi tăđ n căsẽăbayăh iăkhuêchătanăvaoăkhôngăkhốăvƠătr ngătháiăkhôngăkhíăsẽăbi năđ iătheoăđ ờngăđ̉ngăentanpy

H̀nh 2.1: đôăthi ̣ăhăậ xăcủaăkhôngăkhốăởm (H 2.1 / 13 / [4])

Điểmă1: tr ngătháiăbanăđ uăc aăkhôngăkhố

t1: nhiê ̣tăđô ̣ăkhô t2: nhiê ̣tăđô ̣ă t ts: nhiê ̣tăđô ̣ăđo ̣ng s ng

T ăđiểmă 1 lƠătr ngătháiăbanăđ uăc aăkhôngăkhíă đ năđi mă 2, đô ̣ăởmătĕngăt ă 1

đ nămax = 100% Bĕngăcachănayătaăđãăth ̣căhiê ̣năquaătrốnhălamăla ̣nhăkhôngăkhố , nhiê ̣tăđộă

gi mătừăt1 đ năt2 Nhiê ̣tăđô ̣ăt1 lƠănhi tăđ ăđ cătrênănhi tăk ăkhôăvƠăt 2 lƠănhi tăđ ăđ cătrênănhiê ̣tăkêă t

ngăd ngătrongăkỹăthu tălƠămáyăl nhăh păth ăkhu chătán , ởădƠnăbayăh iăamoniĕcăl ngăbayăh iăkhu chătanăvaoăkhốăhyđrô lƠăch tăkhíădùngăcơnăbằngăápăsu t cho

2.1.3 PH NGăPHAPăDẩNăN̉ăKHệ CịăSINHăNGO IăCỌNG

Đơyălaăph ngăphapălamăla ̣nhănhơnăta ̣oăquanătro ̣ng , cácămayăla ̣nhălamăla ̣nhătheoănguyênălố dƣnănởăkhí cóăsinhăngo iăcôngăg iălƠă máyăl nhănénăkhíăcóămáyădƣnănở Ph măviă ngădụng rơtărô ̣ngăl năt ămayăđiêuătiêtăkhôngăkhố cho đ n cácămáy s ̉ ădụngătrongăkỹăthuơ ̣tăCryôăđểăsảnăxuơtăNit , ôxyălỏng, hóaăl ngăkhôngăkhíăvƠătáchăkhí , hóaăl ngăkhíăđôtầ

Máyăl nhănénăkhíăg măb năthi tăb ăchính : máyănén, bìnhălamămat, máyădƣnănở vƠăbu ngăl nh Môiăchơtăla ̣nhălaăkhôngăkhố hoĕ ̣cămô ̣tăchơtăkhốăbơtăkố, khôngăbiênăđổiăphaătrongăchuătrốnh Khôngăkhốăđ ̣cănenăđoa ̣nănhiê ̣tăS1 = const t ătra ̣ngăthaiă1 đ nătr ngătháiă

2 ởăbìnhălƠmămátăkhôngăkhốăthảiănhiê ̣tăraămôiătr ngăởăápăsu t khôngăđổiăđênătra ̣ngăthaiă

3, sauăđoăđ ̣cădãnăn ̉ăđoa ̣nănhiê ̣t S3 = const xuôngătra ̣ngăthaiă 4 cóănhi tăđ ăth păvƠăápăsuơtăthơp Trongăphongăla ̣nhăkhôngăkhốăthuănhiê ̣tăcủaămôiătr ng ởăáp suơtăkhôngăđổiăvaănóngăd nălên điểmă1, khépăkínăvòngătu năhoƠn Nh ăvơ ̣yăchuătrốnh máyăl nh nénăkhí

gômă2 quáătrìnhănénăvƠădƣnănởă đoa ̣nănhiê ̣tăv iă 2 quáătrình thuăvaăthảiănhiê ̣tăđĕ̉ngăap

nh ngăkhôngăđĕ̉ngănhiê ̣t

H̀nh 2.2: nguyênătĕcălamăviê ̣căcủaămayăla ̣nhănenăkhố (H 2.2 / 14 / [4])

2.1.4 PH NGăPHAPăTIểTăL UăKHỌNGăSINHăNGOẠIăCỌNGăVAăHIệ̉Uă NGăJOULE - THOMSON

Có thểădãnăn ̉ăkhôngăkhốăkhôngăsinhăngoa ̣iăcôngăbĕngăcach tiêtăl uăkhốăquaăcacă

c ăcơuăti tăl u t ăapăsuơtăcaoăP1 xuôngăapăsuơtăthơpăh năP2 khôngăcoătraoăđổiănhiê ̣tăv iămôiătr ngăbênăngoai

H̀nh 2.3: Tiêtăl uăkhôngăsinhăngoa ̣iăcôngăcủaămộtădongămôiăchơt (H 2.3 / 15 / [4])

Cóăth ăs ̉ ădụngăph ngătrốnhăcơnăbĕngănhiê ̣t c aăđ nhălu tănhi tăđ ngăth ănh t ,

v iăđiêuăkiê ̣năbỏăquaăs ̣ăchênhălê ̣chăđộăcaoăcủaă2 điểmă(1) vƠă(2)

2

2 1

2 2 1 2 12 12

q12 = 0, vìăđơyălƠăquáătrìnhă tiêtăl uăđoa ̣nănhiê ̣t , nhiê ̣tăl ̣ngăcơpăvaoăquaătrốnhăbĕngăkhông

l12 = 0, vìăkhôngăsinhăngo iăcông

02

2 1

đ ngăkốnhălỗ d <<  12 mm thìăgióă l nhăsẽăđiăquaăt măch n cònăgióănóngăsẽăđiătheoă

h ngăng ̣căla ̣i Hiê ̣uănhiê ̣tăđô ̣ălênăđênă 70K, nhiê ̣tăđô ̣ăphốaăla ̣nhăđa ̣tă t iă-120 C, phíaănóngăt iă580 C, ápăsu tăsauăkhiădƣnănởăbĕngăapăsuơtăkhốăquyển

H̀nh 2.4: ngăxoáyăă (H 2.4 / 17 / [4])

Hiê ̣uă ngăôngăxoayăm iăđơuăhơpădỡnănhiêuănhaăkhoaăho ̣c vìănóăđ năgi năvƠăđ yă

h aăhe ̣nănh ngăđênănayăôngăxoayăvỡnăkhôngăđ ̣că ngădụng vìăh ăs ăl nhăquáănh 2.1.6 HIệ̉Uă NGăNHIệ̉TăĐIệ̉N, HIệ̉Uă NGăPELTIER

Nĕmă1824 Seebeck (Đ c) đãăphatăhiê ̣năraărĕngămộtăvongădơyădỡnăkốn gômă2 kimăloa ̣iăkhacănhau , nêuăđôtănongămô ̣tăđơuănôiăvaălamăla ̣nhă mô ̣tăđơuăkiaăthốăxuơtăhiê ̣nă

mô ̣tădongăđiê ̣nătrongădơyădỡn

Đênănĕmă 1834 Peltier (Mĩ) phátăhi nă raăhiê ̣năt ̣ngăng ̣căla ̣i lƠăn uăchoăm tădòngăđi năm tăchi u điăquaămô ̣tăvongădơyădỡnăkốn gômă2 kimăloa ̣iăkhacănhau thìăm tăđơuănôiăsẽănongălênăvaăđơuăkiaăl nhăđi

H̀nh 2.5: Cĕ ̣pănhiê ̣tăđiê ̣n (H 2.5 / 17 / [4])

1- đôngăthanhăphốaănong; 2, 3 ậ cĕ ̣păkimăloa ̣iăbanădỡnăkhacătinh

4 ậ đôngăthanhăphốaăla ̣nh; 5, 6 ậ cánhăt nănhi t

Hiê ̣uănhiê ̣tăđô ̣ăcoăthểăđa ̣tăđênă 60K Máyăl nhănhi tăđi năđ căsữăd ngăkháăr ngărƣi nh ngănĕngăsuơtăla ̣iănhỏ (t ă30 đ nă100W)

2.1.7 PH NGăPHAPăKH ̉ ăT ăĐOẠNăNHIệ̉T

Đơyălaăph ngăphapăs ̃ădụngătrongăkỹăthuơ ̣tăCryô đ ăh ănhi tăđ ăc aăcácămẫuăthíănghi m t ănhiê ̣tăđô ̣ăsôiăcủaăhêli (3 + 4K) xuôngăgơnănhiê ̣tăđộăkh ôngătuyê ̣tăđôi , kho ngă103 K Nguyên tĕcălamăviê ̣cănh ăsau: Ng iătaăs ̃ădụngămộtăloa ̣iămuôiănhiễmăt ởăquáătrìnhănhi mătừăgiữa 2 c ̣căt ăma ̣nh, cácătinhăth ăđ căs păx păth ătự , muôiătỏaăraă

mô ̣tăl ̣ngănhiê ̣tănhơtăđi ̣nh , l ̣ngănhiê ̣tănayătruyênăraăngoai đ ăbayăh iăhêliăl ng , quáătrìnhănhi mătừăvƠăt aănhi tăk tăthúc, t ătr ngăbi ̣ăngĕt, muôiăbi ̣ăkh ̉ ăt ăđoa ̣nănhiê ̣t, nhiê ̣tă

đô ̣ăgiảmăđộtăngộtăvaăta ̣oăraănĕngăsuơtăla ̣nhăq0 Lĕ ̣păla ̣iăcacăquaătrốnhăđoănhi uăl n ng iătaăcóăth ăt oăraănhi tăđ ăl nhăr tăth p

2.1.8 BAYăH IăCHỂTăLỎNG

Quáătrìnhăbayăh iăchơtălỏngăbaoăgi ăcủngăgĕnăliênăv iăquaătrốnhăthuănhiê ̣t Nhiê ̣tă

l ̣ngăcơnăthiêtăđểăbayăh iăămô ̣tăKgăchơtălỏng g iălƠănhi tă n bayăh iăr Vìănhi tă năbayă

h iăcủaăchơtălỏngăbaoăgi ăcủngăl năh nărơtănhiêu nhiê ̣tăởnăhoaărĕn nênăhiê ̣uă ngăla ̣nhă

Nit ălỏngăsôiă ̉ănhiê ̣tăđộă -1960 C Nhiê ̣tă năhóaăh iă -200 KJ/Kg Nêuătĕngălênă

đ nănhi tăđ ă 00 C, nit ăthuăthêmămô ̣tăl ngănhiê ̣tăcủngăkhoảngă 200 KJ/Kg, nh ăvơ ̣yănĕngăsuơtăla ̣nhăriêngăq0 gơnăbĕngă400 KJ/Kg ởănhi tăđ ă00 C

Cácămôiăch tăl ngăchoămáyăl nhănénăh i , hơpăthụăvaăe ject ălaăamôniĕc , n c, cácăfreônăđ uăthựcăhi năquáătrìnhăthuănhi tăởămôiătr ờngăl nh bĕngăquaătrốnhăbayăh iă ̉ăápăsu tăth p vƠănhi tăđ ăth p , vƠăth iăraămôiătr ờn g bĕngăquaătrốnhăng ngătụ ởăápăsu tăcaoăvaănhiê ̣tăđô ̣ăcao

2.2 KHÁI QUÁT V̀ THIÊT BI ̣ LẠNH

Thiêtăbi ̣ăla ̣nhălaăthiêtăbi ̣ đ ̣căchêăta ̣oă d ̣aătrên cácăph ngăphápălƠmăl nh nhân

t oădùngăđ h ăth pănhi tăđ ătrongă khôngăgianăcơnăla măla ̣nh, tùyăthu căvƠoăđ ă năđ nh , tuổiătho ̣, hiê ̣uăsuơt, m căđíchăs̉ăd ng ầ cóăbaăd ngăthi tăb ăl nhăph ăbi năălƠ : lo iănénăkhí, lo iăh păth ăvƠălo iăc pănhi tăđi n

2.2.1 THIểTăBI ̣ăLẠNHăLOẠIăNENăH I

Thiêtăbi ̣ăloa ̣iăn Ơyă ngăd ngăhi năt ngăthuănhi t trongăquaătrốnhăsôi , hóaăkhíăởă

dƠnăbayăh iăc aăkhíăfreôn đãăhoaălỏngăđểălamăla ̣nh , sauăđoăkhốăfreônăđ ̣căđ aăvaoămayănénăđ ăchuy năthƠnhăfreônăd ngăl ng chuởnăbi ̣ăchoăchuătrốnhătiêpătheo

Thiêtăbi ̣ăcoăcôngăsuơtăcao , tôcăđô ̣ălamăla ̣nhănhanh, côngăsuơtăl nănênăđ ̣cădungăphổăbiênăhiê ̣nănay Tuy nhiên doăphảiădungăhê ̣ăđộngăc ă ậ máyănénănênăthiêtăbi ̣ăla ̣nhăloa ̣iănƠyălƠmăvi că n, hayăhỏngăhoc

2.2.2 THIểTăBI ̣ăLẠNHăLOẠIăHỂPăTHỤă

ngăd ngăhi năt ngăthuănhi tătrongăquáătrìnhăhoáăh iăc aăamôni c.ăCh tăh pă

th ălƠăch tătrungăgianăcóăth ălƠăn ớcăho căm tăch tăl ngănƠoăkhácăh păth ăamôni căt oăthƠnhădungăd chăamôni căđ măđ c.ăDungăd chănƠyăđ cănungănóngălên,ăkhiăamôni că

h păth nhi t,ănóăb căh i t oăthƠnhăh iăamôni căápăsu tăcao.ăH iăamôni căởăápăsu tăcaoăvƠănhi tăđ ăcaoăđ cădẫnăvƠoădƠnăng ng.ẳădƠnăng ng cóăl pănhi uăcánhăto ănhi tănênănhi tăđ ăc aăh iăamôni căgi măxu ngănhanhăchóng.ăAmôni căhoáăl ng,ăch yăvƠoădƠnăbayăh i.ăT i dƠnăl nhăamôni căbayăh iăvƠăthuănhi tăởădƠnăl nhăt oăthƠnhăbu ngăl nh.ăSauăđóăamôni căl iăđ căch tăl ngăh păth ăđ ăt oăthƠnhăamôni căd ớiăd ngădungăd chă

đ măđ căvƠăbĕtăđơuăchuătrình m i

Thiêtăbi ̣ă l nhăh păth ălƠmăvi căvớiănĕngăsu tăth păh năki uăkhíănén,ăthờiăgianălƠmăl nhălơu,ătiêuăth ănĕngăl ngălớnăh năki u khí nén Tuyănhiênădoăkhôngăcóăđ ngăc ănên lƠmăvi căêm,ătu iăth ăcao.ăNgu nănĕngăl ngăs̉ăd ngăcóăth ăbằngăc i,ăd uăho ,ăgaă

ho căđi n.ă

2.2.3 THIểTăBI ̣ăLẠNHăLOẠIăCẸ̆PăNHIệ̉T ĐIệ̉Nă

Ápăd ngăhiê ̣uă ngă Peltier cóăth ăghépănhi uăc păbánădẫnăkhácălo iăvớiănhau,ă

đ aăt tăc ăcácăđ uăl nhăv ăm t phía,ăcácăđ uănóngăv ăm tăphíaăđ ăch ăt oăthƠnhăthiêtăbi ̣

l nh

uăđiểmăcủaăthiêtăbi ̣ănayălaălamăviê ̣că tinăc y,ăch yăêm,ăhi uăsu tăcaoăh nălo iă

h păth , cóăth ădùngăngu nă cquyănênăthiêtăbi ̣ l nhăcóăth ădiăđ ngăđ tătrênăôtô ăTuyă

nhiênăgiáăthƠnhăcònăcao,ăhi uăsu tăvƠănĕng su tăcònăth păh năthiêtăbi ̣ l nhălo iăkhíănénănênăch aăđ cădùngăr ngărƣi

2.3 ĐỘNG C STIRLING

Đ ngăc ăstirlingălƠălo iăđ ngăc nhi tăki uăpiston,ădo ông Robert Stirling phátăminh vƠoănĕmă1816, khi nôiăh iăcủa đ ngăc ăh iăn ớc b ăn ătrongălúc v năhƠnh thìămộtă

lo iăđ ngăc ho tăđ ng anătoanăđ ̣căchêăta ̣o đ ăthayăth ĐơyălƠălo iăđ ngăc ăs̉ăd ngă

bu ngăđ tăngoƠi,ăcôngăđ căt oăraădoăsựăgiƣnănởăkhíăởănhi tăđ ăcao.ăCũngănh ăcácălo iă

đ ngăc ăăđ tătrong,ăđ ngăc ăStirlingăcungăc păcôngătheoăm tăchuătrình,ătrongăđóăpistonănénăkhíăởănhi tăđ ăth păvƠăchoăkhíăgiƣnănởăởănhi tăđ ăcao

H̀nh 2.6: Đ ngăc ăStirlingănguyênăth yănĕmă1816 (H 2 / 1 / [15])

2.3.1 Đ CăĐI MăC UăT OăCHUNGăC AăM TăĐ NGăC ăSTIRLING

Cácăđ ngăc ăStirlingăcóăhìnhădángăbênăngoƠi,ăkíchăth ớcăvƠăcáchăb ătríăkhácănhau,ănh ngăđ uăđ căc uăthƠnhătừăcácăb ăph năc ăb năvớiăch cănĕngănh ăsau:

Hình 2.7: C uăt o chung đ ngăc ăStirling

1 - B ăh iănhi t; 2 - Piston nén; 3 - B ălƠmămát,ă

4 - Xylanh nén; 5 - Pistonăgiƣnănở,ă6 - Xylanhăgiƣnănởă

B ăc pănhi t:ălƠăb ăph năcóăch cănĕngăc pănhi tăchoămôiăch tăcôngătác.ăMôiă

ch tăcôngătácăth ờngădùngăchoăđ ngăc ăstirlingălƠăkhôngăkhí,ăhydrogenăho căhelium.ăNgu nănhi tăchoăđ ngăc ăstirlingăcóăth ălƠătừăxĕngăd u,ăthan c i,ănĕngăl ngăm tătrờiầ

B ăh iănhi t:ălƠăb ăph năcóăch cănĕngăthuănh nănhi tăc aămôiăch tăcôngătácăkhiănóăđiătừăkhôngăgianăgiƣnănởăcóănhi tăđ ăcaoăsangăkhôngăgianănénăcóănhi tăđ ăth păh năvƠătruy năl iăph nănhi tăđƣăthuănh năchoămôiăch tăcôngătácăkhiămôiăch tăcôngătácăđiă

ng cătrởăl i.ăCóăth ăxemăb ăh iănhi tănh ăm tăthi tăb ăt năd ngănĕngăl ng.ăĐ ngăc ăstirlingăvẫnăcóăth ăho tăđ ngăkhiăkhôngăcóăb ăh iănhi tănh ngăkhiăđóăhi uăsu tăc aă

đ ngăc ăsẽăth păh n

B ălƠmămát:ălƠăn iămôiăch tăcôngătácăth iănhi tăraămôiătr ờngăbênăngoƠi.ăĐ iăvớiăđ ngăc ăstirling,ămôiăch tăcôngătácăcóăth ăđ călƠmămátăbằngăkhôngăkhíăho căn ớc

PistonăgiƣnănởăvƠăpistonănén:ăpistonăgiƣnănởălƠăb ăph năti pănh năápălựcăc aămôiăch tăcôngătácăkhiăgiƣnănởăđ ăsinhăcôngăc ăh c.ăPistonănénălƠăb ăph năcóăch cănĕngănénăvƠăđ yămôiăch tăcôngătácătừăkhôngăgianănénăquaăcácăb ătraoăđ iănhi tăv ăkhôngăgianăgiƣnănở.ăHaiăpistonăgiƣnănởăvƠănénăđ căđ tăl chăphaănhauăm tăgócăth ờngălƠă900

XylanhăgiƣnănởăvƠăxylanhănén:ăxylanhăgiƣnănởălƠăb ăph nădẫnăh ớngăpistonăgiƣnănởăvƠăcùngăvớiăpistonăgiƣnănởăt oăraăkhôngăgianăgiƣnănở.ăXylanhănénălƠăb ăph nădẫnăh ớngăpistonănénăvƠăcùngăvớiăpistonănénăt oăraăkhôngăgianănén

Không gianăgiƣnănở:ăkhôngăgianănằmăgiữaăpistonăgiƣnănởăvƠăb ăc pănhi t.ăT iăkhôngăgianăgiƣnănở,ămôiăch tăcôngătácăcóănhi tăđ ăvƠăápăsu tăcaoăsẽăgiƣnănởăđ ngăthờiă

đ yăpistonăgiƣnănởătừăđi măch tătrênăđ năđi măch tăd ớiăđ ăsinhăcông.ă

Khôngăgianănén:ălƠăn iămôiăch tăcôngătácăđ călƠmămátăsauăkhiăđ căđ yătừăkhôngăgianăgiƣnănởăqua,ăsauăđóăđ cănénăvƠăđ yătrởăl iăkhôngăgianăgiƣnănở

2.3.2ăNGUYểNăLụăHO TăĐ NG CHUNGăCỦAăM TăĐ NGăC ăSTIRLING

Hình 2.8: Xylanhăch aăc pănhi t Xétăm tăxylanhăđ călƠmăkínăm tăđ uăvƠăđ uăcònăl iăđ căb tăkínăbằngăm tăpiston (Hình 2.8)ăvƠăm tăítăkhôngăkhíăch aăbênătrong.ăPistonăchuy năđ ngălênăxu ngătựădoănh ngăh uănh ăkínăđ ăkhôngăkhíăbênătrongăkhôngăthoátăđ căraăbênăngoƠi.ăGi ăs̉,ălúcăbanăđ uătoƠnăb ăthi tăb ăcóănhi tăđ ăbằngănhi tăđ ămôiătr ờng.ăLúcănƠyăkhôngăkhíăbênătrongăcóăápăsu tăbằngăápăsu tăkhíăquy n.ăVớiăđi uăki năđóăpistonăsẽăđ ngăyênăởăv ătríăbanăđ u.ă

N uă taă đ tă nóngă đ uă xylanh,ă khiă đóă ápă su tă vƠă nhi tă đ ă c aă khôngă khíă bênătrongăsẽătĕngălênă(Hình 2.9 ậ a, b, c)

Hình 2.9: Quáătrìnhăc pănhi tăchoăXylanh

Không khí dƣnănởăđ yăpistonăchuy năđ ngăvƠăsinhăcôngăhữuăíchă(Hình 2.10 ậ a,ăb,ăc).ăĐ ngăc ăkhôngăth ăchuy nănhi tăthƠnhăcôngăm tăl năr iăngừngănh ătrênămƠă

ph iăcóăkh ănĕngăsinhăcôngăliênăt c

Hình 2.10: khôngăkhíăcóăápăsu t caoăđ yăxylanhăđiăra

Khiăpistonăchuy năđ ngăđ năđ uăbênăd ớiăc aăxylanhătaăngừngăquáătrìnhăc pănhi tăvƠătĕngăquáătrìnhăth iănhi tăbằngăcáchătĕngăc ờngălƠmămátăchoăxylanhăthìăápăsu tăvƠănhi tăđ ăkhôngăkhíăbênătrongăxylanhăgi măxu ngă(Hình 2.11 ậ a, b, c)

Hình 2.11: quá trình làm mát cho xylanh

Đ năm tălúcănƠoăđóăápăsu tăkhôngăkhíăbênătrongăth păh năápăsu tăkhíăquy năthìăpistonăsẽăchuy năđ ngăng căl iăvƠătrởăl iăv ătríăbanăđ uă(Hình 2.12 ậ a,ăb,ăc)ăchu nă

b ăchoăchuătrìnhăti pătheo.ăTrênăthựcăt ăthìăpistonăchuy năđ ngăquayăl iălƠănhờăvƠoălựcăquánătínhăc aăbánhăđƠălƠmăchoătr căkhuỷuăquayăvòngătròn,ătừăđóăthanhătruy năsẽăđ yăpistonăchuy năđ ngătrởăl i

Hình 2.12: Pistonăchuy năđ ngăv ăv ătríăbanăđ u 2.3.3 CHUăTRỊNHăNHI TăĐ NGăH CăSTIRLING

Hình 2.13: Đ th ăPăậ V c aăchuătrìnhănhi tăđ ngăh căStirling (H12 / 1 / [16])

Chuătrìnhănhi tăđ ngăh căStirlingăbaoăg mă4ăquáătrìnhăsau:

Quá trình 1 - 2:ăNungănóngăđ̉ngătích.ăTruy nănhi tătừăb ăhoƠnănhi tăđ nămôiă

ch tăcôngătác

Quá trình 2 - 3:ăGiƣnănởăđ̉ngănhi t.ăTruy nănhi tăchoămôiăch tăcôngătácănhi tă

đ ăTmaxtừăngu nănhi tăbênăngoƠi

Quá trình 3 - 4:ăLƠmăl nhăđ̉ngătích.ăTruy nănhi tătừămôiăch tăcôngătácăđ năb ălƠmămát.ăN uăl ngănhi tătruy nătrongăquáătrìnhă1- 2ăcóăcùngăgiáătr ăvớiăl ngănhi tătruy nătrongăquá trình 3- 4,ăthìăsựătruy nănhi tăgiữaăđ ngăc ăvƠămôiătr ờngăbênăngoƠiă

ch ăbaoăg măl ngănhi tăcungăc păởănhi tăđ ăTmax vƠăl ngănhi tăthoátăraăởănhi tăđ ă

Tmin

Quá trình 4 - 1:ăNénăđ̉ngănhi t.ăTruy nănhi tătừămôiăch tăcôngătácăởănhi tăđ ă

Tminraămôiătr ờng bên ngoài

2.3.4 PHỂNăLOẠIăĐỌ̣NGăC ăSTIRLING

Quaăquaătrốnhăphatătriển , cóăr tănhi uălo iăđ ngăc ăStirling đã đ ̣căchêăta ̣o ,

nh ngăcóăbaălo iăc ăb năsau : đô ̣ngăc ăstirlingăkiểuăa lpha, đô ̣ngăc ăstirlingăkiểuăbeta ,

đô ̣ngăc ăstirlingăkiểu gamma

2.3.4.1 Đ NGăC ăSTIRLINGăKI UăALPHA

2.3.4.1.1 CỂUăTẠO Đ NGăC ăSTIRLINGăKI UăALPHA

Hình 2.14: đô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăalpha (H1 / 1 / [17])

1 ậ pistonăvaăxylanhădãnăn ̉ ; 2 - pistonăvaăxylanhănen;

3 ậ bô ̣ăhôiănhiê ̣t; 4 ậ bánhăđƠ

Đ ngăc ăStirlingăki uăalphaăcóăhaiăpistonă đĕ ̣tătrongăhaiăxylanhăriêngăbiê ̣t đ ̣căkêtănôiăv iănhauăbĕngămô ̣tăc huổiăcacăbô ̣ăphơ ̣nătraoăđổiănhiê ̣t gôm: bô ̣ăphơ ̣năcơpănhiê ̣t, bô ̣ăphơ ̣năhôiănhiê ̣t, bô ̣ăphơ ̣nălamămat Haiăpistonănayăđ ̣căbôătríăl chănhauă900

Đ ngăc ăstirlingăki uăalpha cóăc uăt o đ ̣căxemănh ă đ năgiãnănhơt, tuy nhiên cóăm tănh căđi m lƠăc ăhaiăpistonăđ u ph iăđ călƠmăkín đ ăch tăkhíăkhôngăb ăròăr ăraăbênăngoai

2.3.4.1.2 NGUYểNăLYăHOA ̣TăĐỌ̣NGăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăALPHA

Hình 2.15 : quáătrìnhăc pănhi tăđ ngăc ăStirling kiểuăalphaăăăă(H1 / 1 / [17]) Quáătrìnhăc pănhi t (hìnhă2.15) : pistonănenădiăchuyễnăđiălênăđiểmăchêtătrên , môiăchơtăcôngătacă l uăthôngăt ăkhôngăgianănenăsangă khôngăgianădãnăn ̉ , khiăđiăquaăbộăhôiănhiê ̣t đ ̣căsơy nóngăvƠăti păt căđ căđ tănóngălênăđ nănhi tăđ ăT max vƠăvƠăđ tăápăsuơtăPmax khi điăquaăbô ̣ăphơ ̣năcơpănhiê ̣tărôiăvaoăkhôngăgianădãnăn ̉ Quáătrìnhăc pănhi tăkêtăthucăkhiăpis tonănenăđênăđiểmăchêtătrên Trongăquaătrốnhăcơpănhiê ̣t , pistonădãnăn ̉ăđiăxuôngăvaăpistonănenăđiălên , thểătíchăc aămôiăch tăcôngătácăkhôngăđ i Cơpănhiê ̣tăđĕ̉ngătích

Hình 2.16 : quáătrìnhădƣnănởăđ ngăc ăStirlingăki uăalphaăăăă(H2 / 1 / [17]) Quáătrìnhădƣnănởăsinhăcông (hìnhă2.16): môiăchơtăcôngătacă trong không gian dƣnă

n ̉ sẽăđ yă piston dƣnănở chuyễnăđộngăvêăphốaăđiểmăchêtăd i vƠăsinhăcông , quáătrìnhădƣnănởăk tăthúcăkhiăpiston dƣnănở đ năđi măch tăd ới

QuáătrìnhălƠmămát (hìnhă 2.17): môiăchơtăcôngătacăđ ̣căpistonădãnăn ̉ăđởyăt ăkhôngăgianădãnăn ̉ă sangăkhôngăgianănen , khiăđiăquaăbộăhôiănhiê ̣t , nhiê ̣tăcủaămôiăchơtă

côngătacăđ ̣căthuăhôi Trongăquaătrốnhălamămată pistonădãnăn ̉ăđ iălênăvaăpistonănenăđiăxuông nênăthểătốchăcủaămôiăchơtăcôngătacăkhôngăđổi

Hình 2.17 : quáătrìnhălƠmămátăđ ngăc ăStirlingăki uăalphaăăăă(H3 / 1 / [17]) Quáătrìnhănénă(hìnhă2.18): pistonădãnăn ̉ăvaăpistonănenăđêuăđiălên , môiăchơtăcông tácăb ănénăl iătrongăkhôngăgianădƣnănở gi ̃aăhaiăđố̉nhăcủaăpiston Trongăquaătrốnhănen , môiăchơtăcôngătacă trongăkhôngăgianănenăđ ̣călamămat đ ăduyătrìănhi tăđ ăkhôngăđ iă

Tmin Quáătrìnhănénăk tăthúcăkhiăpistonădƣnănởăđ năđiểmăchêtătrên

Hình 2.18 : quáătrìnhănén đô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăalphaăăăă(H4 / 1 / [17]) 2.3.4.2 Đ NGăC ăSTIRLINGăKI UăBETA

2.3.4.2.1 CỂUăTẠOăĐỌ̣NGăC ăSTIRLING KIể̉UăBETA

Hình 2.19 : đô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăbeta (H1 / 1 / [18])

1 ậ piston nén; 2 - piston dƣnănở;

3 ậ bô ̣ăhôiănhiê ̣t; 4 ậ bánhăđƠ; 5 ậ xylanhădãnăn ̉ăvaănenăchung

Đ ngăc ăStirlingăki uăbetaăcóăm tăpistonălựcăvƠăm tăpistonăph mƠănhi măv ă

c aăpistonăph ălƠăđ yămôiăch tăcôngătácă t ăkhôngăgianănenăs angăkhôngăgianădãnăn ̉ăvaă

ng ̣căla ̣i

Doăs ̣ătrungălĕ ̣păhanhătrốnhăcủaăhaiăpistonă nênătố̉ăsôănenăcủaăđộngăc ătĕngălên vƠă

đa ̣tăcôngăsuơtăl n Tuy nhiên, tr căc aăpistonălựcăvƠătr căc aăpistonăph ă cùngănằmătrênă

mô ̣tăđ ngătơm doăđoăc ăcơuătruyênăđô ̣ngărơtăph căta ̣p

2.3.4.2.2 NGUYểNăLYăHOA ̣TăĐỌ̣NG Đ NGăC ăSTIRLINGăKI UăBETA

Hình 2.20 : quáătrìnhăc pănhi tăđ ngăc ăStirlingăki uăbetaăăăă(H1 / 1 / [18]) Quáătrìnhăc pănhi tă (hìnhă 2.20) : môiăchơtăcôngătacăt ăkhôngăg ianănenăđ ̣căpistonăphụăđởyăsangăkhôngăgianădãnăn ̉ , khiăđiăquaăbộăhôiănhiê ̣tăđ ̣căsơyănongăvaătiêpă

t căđ căđ tănóngălênăđ nănhi tăđ ăTmax vƠ đa ̣tăapăsuơt Pmax khi điăquaăbô ̣ăphơ ̣năcơpănhiê ̣tărôiăvaoăkhôngăgianădãnăn ̉ Quáătrìnhăcơpănhiê ̣tăkêtăthucăkhiăpistonă ph xuông đ năđi m chêtăd i Trongăquaătrốnhăcơpănhiê ̣t , pistonăphụăvaăpistonănenă điăxuông, thểătốchăcủaămôiăchơtăcôngătacăkhôngăđổi Cơpănhiê ̣tăđĕ̉ngătốch

Hình 2.21 : quáătrìnhădƣnănở đô ̣ng c ăStirlingăkiểuăbeta (H2 / 1 / [18])

Quáătrìnhădƣnănởăsinhăcôngă (hìnhă2.21): môiăchơtăcôngătacătrongăkhôngăgianădƣnănởăsẽăđ yăpistonădƣnănởăchuy năđ ngăv ăphíaăđi măch tăd ớiăvƠăsinhăcông , quáătrìnhădƣnănởăk tăthúcăkhiăpistonădãnăn ̉ăđênăđiểmăchêtăd i

Hình 2.22 : quáătrìnhălƠmămátăđ ngăc ăStirlingăki uăbetaăăăă(H3 / 1 / [18]) QuáătrìnhălƠmămátă (hìnhă 2.22): pistonăphụăđiălênăđởyămôiăchơtăcôngătacătkhôngăgianădãnăn ̉ sang khôngăgianănen , khiăđiăqua bộăhôiănhiê ̣t , nhiê ̣tăcủaămôiăchơtăcôngătacăđ ̣căthuăhôiăvaămô ̣tăphơnănhiê ̣tăthoatăraăngoaiăquaăbô ̣ăphơ ̣nălamămat Trong quáătrìnhălƠmămátăpistonădƣnănởăđiălênăvƠăpistonănénăđiăxu ngănênăth ătíchă c aămôiăch tăcôngătacăkhôngăđổi QuáătrìnhălƠmămátăk tăthúcăkhiăpistonăph ălênăđ năđi măch tătrên

Hình 2.23 : quáătrìnhănénăđ ngăc ăStirlingăki uăbetaăăăă(H4 / 1 / [18])

Quáătrìnhănénă (hìnhă2.23): pistonăphụăđiăt ăđiểmăchêtătr ên vêăphốaăđiểmăchêtă

d i, pistonănen điăt ăđiểmăgi ̃aăhanhătrốnhălênăđiểmăchêtătrên , môiăchơtăcôngătacătrongăkhôngăgianănenăđ ̣călamămatăđểăduyătrốănhiê ̣tăđô ̣ăkhôngăđổiăT min Quáătrìnhănénăk tăthúcăkhiăpistonănén đ năđi măch t trên

2.3.4.3 Đ NGăC ăSTIRLINGăKI UăGAMMA

2.3.4.3.1 CỂUăTẠOăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăGAMMA

Đ ngăc ăStirlingăki uăbetaăcóăm tăpistonălựcăvƠăm tăpistonăph ăriêngăbiê ̣t, điêuănƠyăchoăphépăm tăsựăcáchăbi tăhoƠnătoƠnăgi ̃aăcacăbộăphơ ̣nătraoăđổiănhiê ̣t, xylanhăcủaăpistonăphụ, khôngăgianănenăv iăpistonăl ̣c Nh ăthêăchungăcoăphơnăthểătốchămƠăpistonăkhôngăquetăt i l năh năsoăv iăcảăhaiăloa ̣iăalphaăvaăbeta Vìăv yăvi căđi uăch nhăt ăs ănénăvƠădiê ̣nătốchătraoăđổiănhiê ̣t t ngăđôiădễădang

Hình 2.24 : đô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăGamma (H1 / 1 / [19])

1 ậ piston vƠăxylanh dƣnănở; 2 ậ piston vƠăxylanhănén ; 3 ậ bánhăđƠ; 2.3.4.3.2 NGUYểNăLYăHOA ̣TăĐỌ̣NGăĐỌ̣NGăC ăSTIRLINGăKIể̉UăGAMMA

Hình 2.25 : quáătrìnhăcơpănhiê ̣tăđô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăGammaăăăă(H1 / 1 / [19]) Quáătrìnhăc pănhi tă(hìnhă2.25) : môiăchơtăcôngătacăt ăkhôngăgianănenăđ ̣căpistonăphụăđởyăsangăkhôngăgianădãnăn ̉ , đ ̣căđôtănongălênăđênănhiê ̣tăđộăTmax vƠăđ tăápăsuơtăPmax khi điăquaăbô ̣ăphơ ̣năcơpănhiê ̣tărôiăvaoăkhôngăgianădãnăn ̉ Quáătrìnhăc pănhi tăkêtăthucăkhiăpistonăphụăxuôngăđênăđiểmăchêtăd i Trongăquaătrốnhăcơpănhiê ̣t, piston

ph ăvƠăpistonănénăđiăxu ng, thểătốchăcủaămôiăchơtăcôngătacăkhôngăđổi Cơpănhiê ̣tăđĕ̉ngătích

Hình 2.26 : quáătrìnhădƣnănở đô ̣ngăc ăStirlingăkiểuăGamma (H2 / 1 / [19]) Quáătrìnhădƣnănởăsinhăcôngă(hìnhă2.26): môiăchơtăcôngătacătrongăkhôngăgianădãnă

n ̉ăsẽăđởyăpistonădãnăn ̉ăchuyễnăđộngăvêăphốaăđiểmăchêtăd iăvaăsinhăcông, quáătrìnhădƣnănởăk tăthúcăkhiăpistonădƣnănởăđ năđi măch tăd ới

Hình 2.27 : quáătrìnhălƠmămátăđ ngăc ăStirlingăki uăGammaăăăă(H3 / 1 / [19]) QuáătrìnhălƠmămátă(hìnhă2.27): pistonăphụăđiălênăđởy môiăchơtăcôngătacăt ăkhôngăgianădãnăn ̉ăsangăkhôngăgianănen, nhiê ̣t nóng thoátăraăngoƠiăquaăb ăph nălƠmămát Trongăquaătrốnhălamămatăpistonădãnăn ̉ăđiălênăvaăpistonănenăđiăxuôngănênăthểătốchă

c aămôiăch tăcôngătácăkhôngăđ i QuáătrìnhălƠmămátăk tăthúcăkhiăpistonăph ălênăđ năđiểmăchêtătrên

Quáătrìnhănénă(hìnhă2.28): pistonăphụăđiăt ăđiểmăchêtătrênăvêăphốaăđiểmăchêtă

d i, pistonănenăđiăt ăđiểmăgi ̃aăhanhătrốnhălênăđiểmăchêtătrên, môiăchơtăcôngătacătrong khôngăgianănenăđ ̣călamămatăđểăduyătrốănhiê ̣tăđô ̣ăkhôngăđổiăTmin Quáătrìnhănénăk tăthúcăkhiăpistonănénăđ năđi măch tătrên

Hình 2.28 : quáătrìnhănénăđ ngăc ăStirlingăki uăGammaăăăă(H4 / 1 / [19]) Yêuăcơuăđôiăv iăviê ̣călamăkốnăkhôngăgianăcôngătacăởăđ ngăc ăStirlingălƠăr tăcao,

đĕ ̣căbiê ̣tătrongătr ngăh ̣pămôiăchơtăcôngătacăkhôngăphảiălaăkhôngăkhố mƠălƠăcácăch tăd ăcháyăn nh ăhydrogenăhayăhelium Vìăv yăkhiăch nălo iăđ ngăc ăđ ăch ăt oăc năl uăỦă

đ năvơnăđêănay

Ch ng 3 TệNH TOÁN THIẾT BỊ LÀM L NH

T ăc ăs ̉ălyăthuyêtăvêăthiêtăbi ̣ălamăla ̣nh , nhĕmăthuơ ̣năl ̣i trongăviê ̣cănghiênăc uănênătacăgiảăchọnăthiêtăbi ̣ălamăla ̣nhălƠăt ăl nhămáyănénăh i đ ngăd ng th ̉ ănghiê ̣m

T ăl nhănénăh iălƠăt ăl nhăcóăbl căg mămáyănénăvƠăđ ngăc ăđi năđ căhƠnăkínătrongă v ă thépă hìnhă tr ă th̉ngă đ ng,ă nằmă ngangă ho că hìnhă ovan.ă T ă l nhă nénă h iă cóănhữngă uăđi m:

- H ăs ăl nhălớnăh nănhi uăsoăvớiăt ăl nhăh păth ăho cănhi tăđi n

- Côngăsu tăl nhă năđ nh,ăítăph ăthu căvƠoănhi tăđ ămôiătr ờngăbênăngoƠi

- Đ ătinăc yăvƠătu iăth ăcao,ătiêuăt n nĕng l ̣ng th p

- Doăti păthuăđ căti năb ăv ăkhoaăh căvƠăkỹăthu t,ăngƠyănayăt ăl nhăđ cătựă

đ ngăhóaăhoƠnătoƠnăvƠăh uănh ăkhôngăgơyăti ngă n,ăđápă ngăđ căcácăđòiăh iăv ăti nănghi,ăhi năđ i,ăhìnhăth căvƠăth mămỹ

3.1 C U T O T̉ L NH NÉN H I VÀ NGUYÊN Ĺ QUY TRÌNH L NH

3.1.1 CỂUăTẠO

Hình 3.1:ăăS ăđ ăc uăt oăt ăl nhănénăh i

3.1.2 NGUYểNăLYăQUIăTRINHăLẠNHă

Máyănénăblô că kínă (1)ă hútă h iă ởă ápă su tă th p,ă nhi tă đ th pă từă dƠnă bayă h iă

bu ngăđôngă(9)ănénălênătớiănhi tăđ ăvƠăápăsu tăcaoăr iăđ yăh iămôiăch tăl nhănƠyăvƠoăthi tăb ăng ngăt ălƠădƠnăng ngă(2).ă

T iă dƠnă ng ngă (2)ă nƠy,ă h iă môiă ch tă l nhă đ că gi iă nhi tă bởiă khôngă khíă vƠă

ng ngăt ăthƠnhăl ng.ăMôiăch tăl nhăl ng đ căđ aăvƠoăphinăs yăl că(3)ăđ ălo iătrừăcácă

t păch tăc ăh căvƠă m.ă

L ngănƠyăti păt căđiăquaăm tăgaă(4),ăt iăđâyătaăcóăth ăquanăsátăl ngămôiăch tă

l nhătrongă ng.ăMôiăch tăl nhăl ngăti păt căđ căđ aăđ năvanăđi nătừă3ăngƣă(5),ăvană

đi nătừănƠyăl yătínhăhi uănhi tăđ ătrongăbu ngăl nh.ăN uănhi tăđ ăch aăđ tăyêuăc uă(ălƠă

50 C),ăthìăvanăđi nătừăsẽămởăngƣăchoămôiăch tăl nhăquaă ngămaoăchínhă(6)ăđ ăvƠoădƠnăbayăh iăbu ngăl nhă(8).ă

Khiănhi tăđ ăbu ngăl nhăđ tăyêuăc uăthìăvanăđi nătừăđóngăngƣăvƠoă ngămaoă(6)ă

và mởăngƣăchoămôiăch tăl nhăvƠoă ngămaoăph ă(7)ăđiătrựcăti păvƠoădƠnăbayăh iăbu ngăđôngă(9).ẳăcácădƠnăbayăh iămôiăch tăl nhăl ngăthuănhi tăbênăngoƠiăđ ăsôiăvƠăhoáăh iăởăápăsu tăth păvƠănhi tăđ ăth p.ăH iăraăkh iăthi tăb ăb căh iăđ căgiữăl iăởăbìnhăgomăl ngă(10)ătr ớcăkhiămáyănénăhútătrởăl iăr iăti păt căm tăchuătrìnhăkín

h iăvƠăgi măápăsu tănhờăquáătrìnhăti tăl uăho cădƣnănỡăl ng.ă

̉ăthi tăb ăl nhănénăkhí,ămôiăch tăl nhăkhôngăthayăđ iătr ngăthái,ăluônăởăth ăkhí Theoăbảng 3.1 vêămôiăchơtăla ̣nhăth ngăgĕ ̣pătrongătaiăliê ̣uă 4, trang 24, tácăgi

ch nămôiăch tăl nhăchoăt ăl nhălƠăR134a

Môiăăch tăl nhăR134aăcóăcôngăth căCH2F - CF3 lƠămôiăch tăl nhăcóăch ăs ăpháăhuỷăt ngăozonăbằngă0,ădùngăđ ăthayăth ăchoăR12ăởădƣyănhi tăđ ăcaoăvƠătrungăbình,ăđ că

bi tătrongăđi uăhoƠăkhôngăkhí.ẳădƣyănhi tăđ ăth păR134aăkhôngăcóănhữngăđ cătínhăthu năl i,ăhi uăqu ănĕngăl ngăth p.ă

Trongă h ă th ngă đi uă hoƠă khôngă khíă th ờngă dùngă lo iă d uă bôiă tr nă polyalkylenglycol hoà tan hoàn toàn trong môiăch tăR134a

PAG-R134aăphùăh păvớiăh uăh tăcácăkimălo i,ăh păkim,ăvƠăphiăkimălo iăch ăt oămáy,ătrừă kẽm,ă nhôm,ă magie,ă chìă ,h pă kimă nhômă vớiă thƠnhă ph nă magieă lớnă h nă 2%ă kh iă

l ng

R134aăcóăch ăs ălƠmănóngăđ aăc uăbằngă90%ăc aăR12ăvƠăcũngăcóănhi uăđ cătínhăgi ngăR12ănh ă:

- Khôngăcháyăn

- Khôngăđ căh i,ăkhôngă nhăh ởngăx uăđ năc ăth ăs ngă

- T ngăđ iăb năvữngăhoáăvƠănhi t

- Cóăcácătínhăch tăt tăvớiăkimălo iăch ăt oămáy

- Cóătínhăch tănhi tăđ ngăvƠăv tălỦăphùăh p

3.2 TệNH TOÁN T̉ L NH MÁY NÉN H I

3.2.1 CÁC THỌNGăS ăBANăĐỂUăTHIểTăKể T ăL NHăMÁYăŃNăH I

Dungătíchăhữuăíchă50ălít,ăcaoă44 cm,ăr ngă44 cm, sâu 50 cm

Nhi tăđ ăngĕnăđông:ă-60C

Nhi tăđ ăngĕnăl nh:ă50C

Ki uăt :ă2ăngĕn,ă1ăc̉a

T ăl nhădùngămáyănénăh i,ămôiăch tăl nhălƠăR134a

Hình 3.2: kích th cătủăla ̣nhăthiêtăkê 3.2.2 TệNHăTOÁNăCÁCHăNHI T,ăCÁCHă M

K tăc uăv ăt ăg m:ăphíaăngoƠiăcùngălƠălớpătônădƠyă0,6ămm,ălớpăk ăti pălƠăv tă

li uăcáchănhi tă(polyurethane),ătrongăcùngălƠălớpăpolymerăABSădƠyă3ămm

3.2.2.1 TệNHăTOÁNăCÁCHăNHI T

Cácădữăli uăbanăđơu:

- Ch ăđ ănhi tăđ :

+ăNhi tăđ ăkhôngăkhíăbênăngoƠiă:

- Phíaăm tăđáyăt :ăt’KK = 430 C

- Phíaăcácăb ăm tăv ăt ăcònăl i:ătKK = 37,30 C - nhi tăđ ătrungăbìnhămùaăh̀ăởăthƠnhăph ăH ăChíăMinhăă- (B1.1 / 7 / [3])

+ăNhi tăđ ătrongăngĕnăl nhă:ătBQ = 50 C +ăNhi tăđ ătrongăngĕnăđáă:ătĐ= -60 C

- H ăs ăt aănhi tăphíaătrongăvƠăphíaăngoƠiăt ăl nh:

+ăαtr = 8,0 W/m2.K ậ H ăs ăt aănhi tăphíaăkhôngăkhíătrongăt +ăαng = 23,3 W/m2.K ậ H ăs ăt aănhi tăphíaăkhôngăkhíăđ iăl uătựănhiênăbênăngoƠiăt ă(ăkhôngăcóăqu tăgióă) (B11.4 /407 / [3])

- Lớpăv ăngoƠiăc aăt ă:

+ăB ădƠyălớpăthépălá:ă1 = 0,0006 m

+ăH ăs ădẫnănhi t:ă1 = 45,3 (W/m.K) (B11.11 / 291 / [7])

- Lớpăv ătrongăc aăt ă:

+ăB ădƠyălớpăpolymerăABS:ă2 = 0,003 m

+ăH ăs ădẫnănhi t:ă2 = 0,19 W/m.K

- Lớpăv tăli uăcáchănhi tă(polyurethane)ă:

H ăs ădẫnănhi t:ăcn = 0,018 W/m.K

- B ădƠyălớpăcáchănhi tăPolyurethaneăởătừngăvách:

)]

11

(

1.[

n

i ng

cn cn

αng:ăh ăs ăt aănhi tătừăkhôngăkhíăđ năm tăngoƠiăc aălớpăbaoăcheă(W/m2K)

αtr:ăh ăs ăt aănhi tătừăm tătrongăc aăváchăbaoăcheăđ năkhôngăkhíătrongăt ă

l nhă(W/m2K)

- Doăv tăli uăcáchănhi tăth ờngăđ căch ăt oăthƠnhătừngăt măho căkh iăcóăkíchă

th ớcănh tăđ nh,ăchoănênăb ădƠyălớpăcáchănhi tăđ căch nătheoătiêuăchu năvƠăv tăli uăcáchănhi tălƠăpolyurethane.ăSauăđóătínhăki mătraăb ădƠyăđƣăch năđ ăđ măb oăđi uăki nă

đ ngăs ngăvƠăđi uăki năcáchă m

C ăth ăb ngănh ăsau:ă

Vách 1 2 3 4 5 6

B ădƠy 30 30 30 30 30 30

B ng 3.1 Bêădayăl păcachănhiê ̣tăcủaăthiêtăbi ̣ăla ̣nh

3.2.2.2 TệNHăH ăS ăTRUY NăNHI TăQUAăV ăT

H ăs ătruy nănhi tăquaătừngăváchăđ cătínhătheoăcôngăth c:

k

1

11

(W/m 2 K)

αng, (W/m 2 K)

1, (m)

2, (m)

cn, (m)

1, (W/m.K)

2, (W/m.K)

cn, (W/m.K)

k, (W/m 2 K)

B ng 3.2: Hê ̣ăsôătruyênănhiê ̣tăquaăt ngăvachăcủaăvỏătủ l nh

3.2.2.3 TÍNH KI MăTRAăĐ NGăS NGăBểNăNGOẨIăV ăT

Đi uăki năđ ăkhôngăcóăsựăđ ng s ngăbênăngoƠiăv ăt ălƠ:ă

0,95ă:ăh ăs ădựătrữ

αng: h ăs ăt aănhi tăphíaăngoƠiăt

tng :ănhi tăđ ăkhôngăkhíăbênăngoƠiăt ă(0C)

ttr:ănhi tăđ ăkhôngăkhíătrongăt ă(0C)

ts :ănhi tăđ ăđi măs ngăc aăkhôngăkhíăbênăngoƠiăt ă(0C)

- ̉ănhi tăđ ătng = 37,30 CăvƠăđ ă măt ngăđ iăc aăkhôngăkhíă74%,ăxácăđ nhănhi tăđ ăđ ngăs ngălƠăts1 = 31,80 C

- ̉ănhi tăđ ătng= 43,00 CăvƠăđ ă măt ngăđ iăc aăkhôngăkhíă74%,ăxácăđ nhănhi tăđ ăđ ngăs ngălƠăts2 = 37,30 C

B ng 3.3: Hê ̣ăsôătruyênănhiê ̣tăqua t ngăvachăc aăv ăt ăl nh

Sauăkhiăsoăsánhătaănh năth yăt tăc ăváchăc aăv ăt ăđ uăkhông b ăđ ngăs ng,ădo đóăvi căch năb ădƠyăcáchănhi tătrênălƠăh pălỦ

Q2:ădòngănhi tădoăs năph măt aăraă(W).ăPh ăthu căvƠoăthờiăv

Q3:ădòngănhi tădoăthôngăgióăvớiăbênăngoƠiă(W).ăPh ăthu căvƠoălo iăhƠngăb oă

qu n,ăCácăs năph mănh ăth t,ăb ,ăsữa,ăcáăkhôngăph iăthôngăgióănh ngăcácăs năph măhôă

h pănh ărau,ăhoa,ăqu ,ătr ngăph iăthôngăgióăđ ăchúngăhôăh p

Q4:ădòngănhi tăt aăraădoăv năhƠnhă(W).ăPh ăthu căvƠoăquyătrìnhăcôngăngh ăch ă

bi năvƠăb oăqu n

Q5:ădòngănhi tăt aăraădoăs năph măhôăh pă(W).ăPh ăthu căvƠoăbi năđ iăsinhăhóaă

c aăs năph măhôăh p

Côngăsu tăl nhăc aăt ăl nh đ căthi tăk ătheoăph ăt iănhi tălớnănh tăQmax mà ta ghiănh năđ căởăm tă thờiăđi mănƠoăđóătrongăc ănĕm.ăNh ngăQmax khôngăph iăbằngă

t ngăcácăph ăt iămaxăthƠnhăph năvìăcácăph ăt iămaxăkhôngăcùng phaăvớiănhauăt iăm tă