Đặc điểm hoạt động của hệ thống lạnh

Ngoài ra môi chất còn bị tổn thất cục bộ khi bị chuyển hướng, đi qua các thiết bị lắp trên đường ống dẫn như van điện từ, phin lọc, van chặn, giảm tiết diện…Sự tổn thất áp suất đó khi đế

LỜI CAM ĐOAN

Bản luận văn này là do tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo GS.TS Phạm Văn Tùy

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã sử dụng những tài liệu tham khảo được ghi trong mục Tài liệu tham khảo, ngoài ra tôi không sử dụng bất kỳ tài liệu nào mà không liệt kê Các kết quả thu được là kết quả của luận văn, không được sao chép từ công trình hay thiết kế của người khác

Nếu sai, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định

Hà Nội, ngày 20 tháng 03 năm 2014

Người cam đoan

Mai Thanh Bình

LỜI CẢM ƠN

* Bản luận văn này được thực hiện tại bộ môn Kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí, Viện khoa học và công nghệ nhiệt lạnh, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dưới sự hướng dẫn của GS TS Phạm Văn Tùy Sau khoảng hơn một năm

nghiên cứu và làm việc, đề tài Luận văn đã hoàn thành Để hoàn thành được Luận văn này tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của GS.TS Phạm Văn Tùy, sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy đã giúp tôi hoàn thành bản luận văn này

* Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy, cô thuộc Bộ môn Kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí đã tạo điều kiện và có những ý kiến đóng góp quý báu giúp tôi thực hiện tốt những nội dung nghiên cứu của luận văn Tôi cũng xin chân thành cảm ơn phòng thí nghiệm bộ môn kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí đã cho phép tôi được sử dụng các trang thiết bị hiện có phục vụ cho công tác nghiên cứu

* Cuối cùng là gia đình, bạn bè lớp Cao học đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện Luận văn

Hà Nội, tháng 03 năm 2014

Tác giả Luận văn

Mai Thanh Bình

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii

MỞ ĐẦU xiv

CHƯƠNG I ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LẠNH – ĐHKK VÀ XÁC ĐỊNH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1

1.1.ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN HƠI 1

1.1.1.Hiện tượng quá lạnh và hiệu quả chu trình ( COP ) 3

1.1.1.1Chu trình máy lạnh khi không có quá lạnh 4

1.1.1.2.Chu trình máy lạnh khi có quá lạnh lỏng trước van tiết lưu 4

1.1.2.Tổn thất năng lượng trong đường ống dẫn và phương pháp tính toán 5

1.1.2.1.Hai trạng thái trong ống 5

1.1.2.2.Phương trình cơ bản cho dòng đều trong ống 6

1.1.2.3.Phân bố vận tốc trong dòng chảy tầng 6

1.1.2.4.Phân bố vận tốc trong dòng chảy rối 8

1.1.2.5.Tính toán tổn thất của dòng chảy trong ống 9

1.1.3.Tổn thất áp suất và hiện tượng sôi của môi chất do áp suất giảm 11

1.2 HỆ THỐNG LẠNH ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ BAY HƠI TRỰC TIẾP 11

1.2.1 Phân loại các hệ thống điều hòa không khí 11

1.2.1.1 Máy điều hòa không khí cục bộ 13

1 Máy điều hòa cửa sổ 13

2 Máy điều hòa tách 14

1.2.1.2 Hệ thống điều hòa dạng tổ hợp gọn 15

1.2.1.2.1 Máy điều hòa tách 15

1.2.1.2.2 Máy điều hòa VRF 16

1.2.2 Chênh lệch độ cao và khoảng cách giữa dàn lạnh và dàn nóng ( tổ hợp ) trong điều hòa không khí dân dụng 17

1.2.2.1 Dầu bôi trơn và môi chất lạnh – nhu cầu hồi dầu 18

1.2.2.2 Quan hệ tốc, độ giảm áp suất và vấn đề hồi dầu 19

1.3 CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TƯƠNG ĐỐI GIỮA DÀN LẠNH VÀ DÀN NÓNG KHI LẮP ĐẶT HTĐHKK BAY HƠI TRỰC TIẾP 21

1.4 XÁC ĐỊNH ĐỀ TÀI 23

1.5.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 23

1.6 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 24

1.7 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 24

1.8 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

1.9 NHẬN XÉT KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 24

CHƯƠNG 2 HIỆN TƯỢNG GIẢN NỞ SỚM VÀ CÁC HẬU QUẢ CỦA NÓ GÂY RA TRONG CÁC HỆ THỐNG LẠNH – ĐHKK BAY HƠI TRỰC TIẾP 25

2.1 HIỆN TƯỢNG DÃN NỞ SỚM CỦA MÔI CHẤT LẠNH LỎNG TRONG MÁY LẠNH 25

2.2 CÁC HẬU QUẢ DO HIỆN TƯỢNG DÃN NỞ SỚM GÂY NÊN 25

2.2.1 Hậu quả đối với đường dẫn lỏng 25

2.2.2 Hậu quả với nhóm van tiết – dàn bay hơn 27

2.2.3 Hậu quả với nhóm máy nén – dàn ngưng 29

2.3 Nhận xét, kết luận chương 30

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG GIẢN NỞ SỚM 30

3.1 PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN DÃN NỞ SỚM 31

3.1.1 Vấn đề chiều dài và đường kính của tuyến ống dẫn lỏng 31

3.1.2 Vấn đề tổn thất áp suất trong các thiết bị 32

3.1.3 Vấn đề chênh lệch độ cao của đường dẫn lỏng 33

3.1.4 Tổng hợp những tổn thất áp suất trong ống dẫn lỏng 35

3.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN GIẢM TRỞ LỰC THỦY LỰC TRƯỚC TIẾT LƯU 36

3.2.1 Xác định tổn thất áp suất 36

3.2.1.1 Xác định tổn thất áp suất theo công thức 36

3.2.1.2 Xác định tổn thất áp suất theo đồ thị 42

3.3.PHƯƠNG PHÁP TẠO ĐỘ QUÁ LẠNH CỦA LỎNG ĐẾN TIẾT LƯU 43

3.3.1 Tạo độ quá lạnh ngay tại thiết bị ngưng tụ 43

3.3.2 Lắp thêm thiết bị quá lạnh 44

3.3.3 Lắp thêm thiết bị quá nhiệt vào hệ thống 45

3.4 QUAN HỆ GIỮA HIỆN TƯỢNG DNS VÀ VẤN ĐỀ HỒI DẦU TRONG CÁC HỆ THỐNG LẠNH VRF 46

3.4.1 Khi dàn nóng đặt trên cao và dàn lạnh đặt dưới thấp 46

3.4.2 Khi dàn nóng đặt dưới thấp và dàn đặt trên cao 47

3.5 Nhận xét, kết luận chương 3 48

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH ĐHKK VRF HOẠT ĐỘNG HIỆU QUẢ KHÔNG CÓ GIẢN NỞ SỚM TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM 49

4.1 VÍ DỤ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH – ĐHKK 49

4.1.1 Giới thiệu công trình 49

4.1.1.2 Chọn cấp điều hòa cho công trình theo TCVN 5687-2010 50

4.1.3 Chọn thông số tính toán 51

4.1.3.1 Chọn thông số tính toán không khí trong nhà 51

4.1.3.2 Chọn thông số tính toán không khí ngoài nhà 51

4.1.4 Tính nhiệt độ cho công trình theo phương pháp carrier 52

4.1.4.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 52

4.1.4.2 Nhiệt hiện truyền qua mái do ∆t: Q21 52

4.1.4.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 53

1 Tính nhiệt truyền qua tường Q22t 53

2 Tính nhiệt truyền qua cửa ra vào 54

3 Tính nhiệt truyền qua kính 54

4.1.4.4 Nhiệt truyền qua nền Q23 55

4.1.4.5 Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q 31 55

4.1.4.6 Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q32 56

4.1.4.7 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa ra Q4 56

4.1.4.8 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào QhN và QâN 57

4.1.4.9 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt Q5h và Q5â 57

4.1.4.10 Các nguồn nhiệt khác Q6 58

4.1.4.11 Xác định phụ tải lạnh 58

4.1.5 Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí 58

4.1.5.1 Các quá trình cơ bản trên ẩm đồ 58

1 Quá trình sưởi nóng không khí đẳng dung ẩm 58

2 Quá trình làm lạnh và khử ẩm 59

3 Quá trình hòa trộn không khí 59

4.1.5.2 Thành lập sơ đồ điều hoà không khí mùa hè 60

4.1.5.3 Điểm gốc và hệ số nhiệt hiện SHF : h 61

4.1.5.4 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF : hf 61

4.1.5.5 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF : ht 62

4.1.5.6 Hệ số đi vòng : BF 63

4.1.5.7 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF : hef 63

4.1.5.8 Sơ đồ tuần hoàn một cấp với các hệ số nhiệt hiện và hệ số đi vòng và qua lại với các điểm H, T, O, S trên ẩm đồ 63

4.1.5.9 Nhiệt độ đọng sương của nhiệt độ không khí qua dàn lạnh 64

4.1.5.10 Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh 65

4.1.6 Chọn máy, thiết bị và bố trí thiết bị 65

4.1.6.1 Chọn máy và thiết bị 65

1 Tính toán công suất lạnh yêu cầu 66

2 Tiên lượng công suất dàn lạnh 66

3 Tiên lượng kết hợp giữa dàn lạnh và dàn nóng 66

4 Hiệu chỉnh công suất lạnh 67

5 So sánh giữa công suất lạnh giả định và công suất lạnh thực tế 67

6 Lựa chọn thiết bị 67

4.2 Tính toán kiểm tra hiện tượng dãn nở sớm 68

4.2.1.Tính toán tổn thất áp suất của môi chất lạnh lỏng trước van tiết lưu 68

4.2.1.1 Tổn thất do ma sát và tổn thất cục bộ 69

4.2.1.2 Kiểm tra hiện tượng dãn nở sớm và hồi dầu cho nhánh tính toán trên 73

4.3 các giải pháp tạo độ quá lạnh 74

4.3.1 Dùng thiết bị quá lạnh 74

4.3.1.1 Dùng tác nhân bên ngoài để làm mát môi chất lạnh lỏng trong bình 74

4.3.1.2 trích lỏng sau dàn ngưng tiết lưu vào bình trung gian để quá lạnh 75

4.3.2 Dùng thiết bị hồi nhiệt 76

4.3.3 Dùng dàn ngưng để quá lạnh 76

4.3.4 Kết hợp sử dụng thiết bị quá lạnh và hồi nhiệt 77

4.4 Một vài sơ đồ thực tế 78

4.4.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hãng sản xuất Samsung 78

4.4.1.1 Sơ đồ máy biến tần 78

4.4.1.2 Sơ đồ máy kỹ thuật số 79

4.5 Kiểm tra độ hồi dầu của hệ thống 81

4.5.1 Xét trường hợp hệ thống hoạt động 25% tải 81

4.5.2 Trường hợp dàn nóng đặt cao và dàn lạnh đặt thấp 82

4.6 NHẬN XÉT KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 83

CHƯƠNG 5 NHẬN XÉT, KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT 85

5.1 NHẬN XÉT 85

5.2 KẾT LUẬN 86

5.3 KIẾN NGHỊ 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

PHỤ LỤC 85

Phụ lục 1, 2 91

Phụ lục 3 92

Phụ lục 4, 5 93

Phụ lục 6,7 94

Phụ lục 8 95

Phụ lục 9, 10 96

Phụ lục 11 97

Phụ lục 12, 13 98

Phụ lục 14 99

Phụ lục 15 100

Phụ lục 16 101

Phụ lục 17 102

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

R T Cường độ nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào phòng, W

nt Hệ số tác dụng tức thời qua kính vào phòng

Q1 Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua cửa kính vào phòng, W

Q2 t Nhiệt truyền qua tường W

Q22c Nhiệt truyền qua cửa ra vào W

Q22k Nhiệt truyền qua kính W

K Hệ số truyền nhiệt của tường, cửa ra vào, kính cửa sổ W/m2

K

F Diện tích của tường, cửa ra vào, kính m2

Δt Chênh lệch nhiệt độ giữa bên ngoài và trong không gian điều hòa

N Công suất của bóng đèn W

nt Hệ số tác dụng tức thời, giả sử đèn bật 10 tiếng/1 ngày

nđ Hệ số tác dụng đồng thời

n Số người trong không gian điều hòa, người

qh Nhiệt hiện tỏa ra từ một người W/người

nđ Hệ số tác dụng không đồng thời

qâ Nhiệt ẩn tỏa ra từ một người W/người

dN Ẩm dung của trạng thái không khí ngoài trời, g/kg

dT Ẩm dung của trạng thái không khí trong không gian điều hòa, g/kg

tN Nhiệt độ của trạng thái không khí ở ngoài không gian điều hòa, 0C

l Lượng không khí tươi cần cho một người trong một giây, kg/người.s

V Thể tích phòng, m3

Qhf Tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi), W

Qâf Tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi), W

Qh Thành phần nhiệt hiện, kể cả phần nhiệt hiện do gió tươi mang vào, W

Qâ Thành phần nhiệt ẩn, kể cả phần nhiệt ẩn do gió tươi mang vào, W

Qt Tổng nhiệt thừa dùng để tính năng suất lạnh Qt = Qo , W

GH Lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm

m Lưu lượng khối lượng của môi chất chuyển động trong hệ thống kg/h

h1 , h4 Entanpi của môi chất tại điểm 1 và điểm 4 trên đồ thị lgp – h

Q0 Công suất lạnh của hệ thống kW

q0 Năng suất lạnh riêng của môi chất lạnh kJ/kg

DANH MỤC CÁC BẢNG Số trang

Bảng 3.1 Hệ số ma sát 37

Bảng 3.2.Hệ số ma sátđoạn ống đột 37

Bảng 3.3.Chiều dàitương đương của c c oại van 38

Bảng 3.4.Chiều dàitương đương của ê,cút 39

Bảng 3.5.Chiều dàitương đương của mộtsố rường hợp đặc biệt 40

Bảng 4.1 Thông số không khí 49

Bảng 4.2 Nhiệt truyền qua mái 51

Bảng 4.3 Nhiệt truyền qua nền 53

Bảng 4.4 Xác định công suất dàn nóng và model 64

Bảng 4.5 Tiên lượng kết hợp giữa dàn nóng và dàn lạnh 65

Bảng 4.6 Hệ số hiệu chỉnh công suất lạnh 65

Bảng 4.7 Bảng so sánh công suất lạnh giả định và công suất lạnh thực tế theo từng quan hệ 66

Bảng 4.8 Đường kính và chiều dài đường ống tổ máy tầng 11 77

Bảng 4.9 Bảng thông số trạng thái nhiệt động của môi chất R410A 68

Bảng 4.10 Bảng tính hệ số Renol và hệ số trở lực ma sát 70

Bảng 4.11 Bảng tính tổng của trở lực ma sát và trở lực cục bộ 71

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số trang

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị lgp – h của chu trình khô 2

Hình 1.2 Chu trình quá lạnh nhờ bộ quá lạnh 3

Hình 1.3 Quá trình chảy tầng 5

Hình 1.4 Quá trình chảy quá độ 5

Hình 1.5 Quá trình chảy rối 5

Hình 1.6 Quá trình chảy trong ống 5

Hình 1.7 Lực tác dụng trên phương dòng chảy 6

Hình 1.8 Mô tả vận tốc dòng chảy trong ống 6

Hình 1.9.Lưu lượng và vận tốc trung bình 7

Hình 1.10 Ứng suất tiếp trong dòng chảy rối 8

Hình 1.11 phân bố vận tốc trong dòng chảy rối 8

Hình 1.12 Các điểm mở của ống 10

Hình 1.13 Điều hòa cửa sổ và vị trí lắp đặt máy 14

Hình 1.14 Máy điều hòa VRF 16

Hình 1.15 Ảnh hưởng của tốc độ đến sự hồi dầu 20

Hình 1.16 Hệ hai đường ống hồi dầu về máy nén 21

Hình 2.1 Đường dẫn lỏng lên cao 26

Hình 2.2 Các hậu quả với nhóm dàn bốc hơi – máy nén 27

Hình 2.3 Hậu quả với nhóm dàn bốc hơi – máy nén 28

Hình 2.4 Hậu quả với nhóm dàn bốc hơi – máy nén 29

Hình 3.1 Mô phỏng dịch chuyển chất lỏng trong ống 30

Hình 3.2 Hiện tượng quá lạnh ở dàn ngưng không khí 31

Hình 3.3 Tổn thất áp suất thay đổi tuỳ theo đặc tính 32

Hình 3.4 Vấn đề áp suất cột lỏng 32

Hình 3.5 Sự giảm áp suất và hiện tượng flash ở dòng chất lỏng chuyển động hướng lên 33

Hình 3.6 Tổn hất áp suất (Pa/m) rong ống dẫn bằng đồng 42

Hình 3.7.Tạo độ quá ạn ạithiết bị n ưn ụ 43

Hình 4.1 Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn chính theo Carrier 49

Hình 4.2 Cấu trúc của tường 51

Hình 4.3 Cấu trúc của tường 53

Hình 4.4.Quá trình sưởi nóng không khí đẳng dung ẩm 57

Hình 4.5 Quá trình làm lạnh và khử ẩm 57

Hình 4.6 Quá trình hòa trộn không khí 58

Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn không khí một cấp 58

Hình 4.8 Điểm gốc và thang chia hệ số nhiệt hiện trên ẩm đồ 59

Hình 4.9 Hệ số nhiệt hiện phòng εhf và cách xác định quá trình biến đổi V – T 60

Hình 4.10 Hệ số nhiệt hiện tổng t và cách xác định quá trình biến đổi không khí H-V trong dàn lạnh 60

Hình 4.11 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng và quan hệ qua lại với các điểm H, T 62

Hình 4.12.Đồ hị gp – h của môi chấtlạnh R41 A 69

Hình 4.13.Sơ đồ ng yên ý hệ hống ạn ầng 1 700 Hình 4.14 Chu trình quá lạnh bằng thiết bị làm mát trung gian dùng nước bên ngoài 72

Hình 4.15 Chu trình quá lạnh bằng thiết bị làm mát trung gian dùng môi chất lạnh lỏng bay hơi trong bình 73

Hình 4.16 Chu trình quá lạnh bằng thiết bị hồi nhiệt 74

Hình 4.17 Chu trình quá lạnh bằng dàn ngưng 75

Hình 4.18 Chu trình quá lạnh trung gian và hồi nhiệt 75

MỞ ĐẦU

đáng kể, bước đầu hực hiện có hiệu quả công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

ta thấy các khách sạn, tòa nhà ngày càng cao tầng được xây dựng trên khắp cả nước cùng với các hệ thống điều hòa kiểu mới hiện đại có mặt trên thị trường Việt Nam Đối với một đất nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa hè nóng nực, mùa đông rét buốt như nước ta thì nhu cầu về điều hòa và hệ thống lạnh là rất lớn Hệ thống ĐHKK lắp đặt cho các tòa nhà cao tầng này cũng phải đáp ứng các điều kiện xây dựng và yêu cầu kỹ thuật của hệ thống cũng như nhu cầu của công trình

Tôi gặp rất nhiều khó khăn và do đó uận văn k ông ránh khỏinhữn hiếu sót Tôi

nhiệt lạn ,c c á giả của c c àil ệu mà ôi đã ham k ảo và đặc biệtlà GS.TS Phạm Văn Tùy đã ận ình hướng dẫn ôihoàn hàn uận văn này

Mai Thanh Bình

CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LẠNH –

ĐHKK VÀ XÁC ĐỊNH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Đặc điểm hoạt động chu trình máy ạnh nén hơi

nó có những ưu điểm cơ bản sau

- Cá chi t ết gia công ươn đối dể dàng kể cả đơn chiếc và chế ạo hàng loạt

phạm vi ứng dụng nhất định, để có hể đạt được hiệu quả kinh ế c o phải chọn

* Chu trình khô đơn giản:

Định nghĩa:

Chu trình khô là chu trình máy lạnh có hơi hút về máy nén là hơi bão hoà khô

3-4 : Quá trình tiết lưu từ pk xuống po ( h3 = h4 )

4-1: Quá trình bay hơi đẳng áp, thu nhiệt của môi trường làm lạnh ( p4 = p1 = po)

+ Tính toán chu trình khô :

1 – Năng suất lạnh riêng khối lượng: qo = h1 – h4 , kJ/kg

2 – Năng suất lạnh riêng thể tích: qv = qo/v1 , kJ/m3

3 – Năng suất nhiệt riêng thải ra ở dàn ngưng: qk = h2 – h3 , kJ/kg

4 - Tỷ số nén:  = pk/po

5 – Công nén riêng: l = h2 – h1 , kJ/kg

6 - Hệ số lạnh của chu trình: COP =  = qo/l

7 - Độ hoàn thiện chu trình ( hiệu xuất exergy) :  =  / C

Chú ý: Trong thực tế để hơi hút về máy nén là hơi bão hoà khô thì trong hệ

thống có bố trí bình tách lỏng trên đường hơi hút về máy nén Lỏng cuốn theo sẽ bị

tách ra và đưa về lại dàn bay hơi

+ Nhận xét :

Để tăng hệ số hiệu quả của máy lạnh COP ta cần tăng q0 hay giảm h4 bằng cách quá lạnh môi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu bằng chu trình quá lạnh

1.1.1 Hiện tượng quá ạnh và hiệu quả chu trình (COP)

+ Có bố rí thêm hiếtbị quá ạnh ỏng sau hiếtbị ngưng ụ

nhiệt) dài

Hình 1.2 Chu trình quá lạnh nhờ bộ quá lạnh

2 – 2’ – 3’ Quá rìn àm mát và ngưng ụ ở pK k ông đ i n ả nhiệt q1 ra

nhiệt q0 ở p0 k ông đổi

1.1.1.1 Xét chu trình máy ạnh khi không có quá ạnh (Hình 1.1)

Năng suấtlạnh riêng à Δq0

COP = Q0’ N = m.q0’/N Nhận xét: Do Q0 p ụ huộc q0, mà q0 p ụ huộc vào hiệu số của h1 - h4’ nên

để ăng hiệu quả ạn của chu rìn ức ăng Δq0 hì phải giảm h4’ ( hình 1.2 )

Hiệu suấtexe gy của chu rình q á ạnh ν = ( Tk – T0)/T0 )* ε

do có quá ạnh 3 < 3’ nên áp suất bảo hòa ương ứng với n iệt độ 3 à pql < pk ( áp suấtbảo hòa ương ứng vớit3’ = k ).

1.1.2 Tổn thất năng ượng trong đường ống và phương pháp tính to n

Hình 1.4 Quá trình chảy quá độ

2 Chảy rối: Khi vận tốc lớn , Re = VD/ν > Regh

Tầng khi giảm đến Regh ( dưới )=2300 Rối

Hình 1.6 Quá trình chuyển trạng thái chảy trong ống

1.1.2.2 Phương trình cơ bản cho dòng đều trong ống

Lực tác dụng trên phương dòng chảy ( phương s )

Hình 1.7 Lực tác dụng trên phương dòng chảy

τ = γJR  Phương trình cơ bản của dòng đều

τ = γJr/2  Ứng suất tiếp tỷ lệ bậc nhất theo r

Từ phương trình cơ bản có thể viết: τmax = γJ 0

1.1.2.3 Phân bố vận tốc trong dòng chảy tầng

Hình 1.8 Mô tả vận tốc dòng chảy trong ống

r ) Phân bố vận tốc trong chảy tầng có dạng Parabol

Hình 1.9.Lưu lượng và vận tốc trung bình

r 8

J Q

r 8

8

d

r h L

1.1.2.4 Phân bố vận tốc trong dòng chảy rối

Đối với dòng chảy rối, ứng suất tiếp phụ thuộc chủ yếu vào độ chuyển động hỗn loạn của các phân tử lưu chất

Theo giả thiết của Prandtl : τ = du

l : chiều dài xáo trộn Hình 1.10 Ứng suất tiếp trong dòng chảy rối

Prandtl: ứng suất nhớt rối không phụ thuộc vào tính nhớt của lưu chất

Theo thí nghiệm của Nikudrase, chiều dài xáo trộn l trong ống l = ky(1 -

0

y

r )1/2 (3) Với k : hằng số Karman ( k = 0,4 )

Nếu xem τ tỉ lệ tuyến tính với bán kính r : τ = τ0( 1

du dy

Ln

k y Phân bố lưu tốc trong trường hợp chảy rối có dạng đường logarit

Do đó ta nhận thấy sự phân bố vận tốc trong trường hợp chảy rối tương đối đồng đều gần với vận tốc trung bình hơn so với trường hợp chảy tầng Đó cũng là lý do tại sao các hệ số sửa chữa động năng ( α ) hay hệ số sửa chữa động lượng ( α0 ) có thể lấy bằng 1

Trong cả hai trường hợp dù là dòng chảy tầng hay chảy rối thì tốc độ của các phân tử chất lỏng ở bề mặt đều bằng không Để các phần tử này chuyển động theo dòng, cần phải tiêu tốn năng lượng để thắng trở lực ma sát Nói khác do trong dòng chảy của chất lỏng dù ở chế độ chảy nào thì cũng đều có tổn thất áp suất và tiêu tốn năng lượng cho dòng chảy nên cần khảo sát phương pháp tính toán tổn thất năng lượng trong dòng chảy

1.1.2.5 Tính toán tổn thất của dòng chảy trong ống

Lưu lượng Q = AC RJ = K J với model lưu lượng K = AC R

Hệ số Chezy C có thể tính theo công thức Manning : C = 1 1/6

R

n ( n là độ nhám ) Công thức Manning chỉ dùng khi dòng chảy rối thành hoàn toàn nhám

Từ công thức tính lưu lượng hd =

2 2

Q L K

+ Xác định hệ số tổn thất λ :

Dòng chảy tầng : λ = 64 1

Re h d V

Dòng chảy rối : Rối thành trơn thủy lực : ( 2300<Re<105 ) λ = f(Re)

) Re

V1 V2

2

1.1.3 Tổn thất áp suất và hiện tượng hóa hơi của môi chất do áp suất giảm

Như đã nhận xét ở trên, khi môi chất lạnh chuyển động trong ống dẫn thì xảy

ra tổn thất do ma sát trên đường đi Sự tổn thất áp suất do việc phân bố tốc độ trong đường ống, càng gần bề mặt thành ống vận tốc càng tiến về không và tăng dần vào tâm của ống Vì vậy để thành phần môi chất ở thành ống chuyển động được thì cần phải cấp thêm năng lượng cho môi chất nên dẫn đến hiện tượng tổn thất áp suất khi môi chất chuyển động trong đường ống Ngoài ra môi chất còn bị tổn thất cục bộ khi bị chuyển hướng, đi qua các thiết bị lắp trên đường ống dẫn như van điện từ, phin lọc, van chặn, giảm tiết diện…Sự tổn thất áp suất đó khi đến một giá trị áp suất

mà ở đó nhiệt độ bảo hòa tương ứng của nó nhỏ hơn nhiệt độ của chất lỏng thì sẽ gây nên hiện tượng hóa hơi của môi chất trong đường ống, nếu ống đó là ống dẫn đến thiết bị tiết lưu trong hệ thống lạnh thì hiện tượng sôi này có tên gọi là hiện tượng giãn nở sớm hay hiện tượng bùng ga (flash)

1.2.Hệ thống ạnh điều hòa không khí bay hơi trực tiếp

n ìn ổng hể sau đây chún a sẽ điểm qua c c dạng hệ hống điều hòa qua c c

1.2.1 Phân oại các hệ thống điều hòa không khí

Các hệ thống điều hòa không khí đảm bảo cho hệ thống đáp ứng được đầy đủ

những yêu cầu đề ra của công trình về mặt: Kỹ thuật, mỹ thuật, môi trường vi khí hậu tốt nhất, sự tiện dụng về mặt vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa, độ an toàn, độ

tin cậy, tuổi thọ và hiệu quả kinh tế cao

Hệ thống điều hoà không khí là một tập hợp các máy móc, thiết bị, công cụ… để tiến hành các quá trình xử lí không khí như: sưởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia

ẩm, hút ẩm… điều chỉnh khống chế và duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà như: nhiệt độ, độ sạch, khí tươi, sự tuần hoàn không khí trong phòng nhằm đáp ứng nhu cầu công nghệ Việc phân loại hệ thống điều hoà không khí là rất phức tạp vì

chúng quá đa dạng và phong phú, đáp ứng nhiều ứng dụng cụ thể của hầu hết các nghành kinh tế Tuy nhiên có thể phân loại hệ thống điều hoá không khí theo các cách sau đây:

- Theo mục đích ứng dụng: phân ra thành điều hoà tiện nghi và điều hoà công nghệ

- Theo tính chất tập trung: Phân ra hệ thống điều hoà cục bộ, hệ thống điều hoà

tổ hợp gọn (với các cụm máy gọn) và hệ thống trung tâm

- Theo cách làm lạnh không khí: Phân ra hệ thống trực tiếp (làm lạnh trực tiếp không khí bằng môi chất lạnh sôi) hoặc gián tiếp (qua nước lạnh với dàn FCU và AHU) Loại gián tiếp có thể phân ra loại khô và loại ướt Loại khô là loại có dàn ống xoắn trao đổi nhiệt có cánh, nước lạnh đi trong ống còn không khí đi ngoài ống Loại ướt (còn gọi là loại có dàn phun) là loại buồng điều hoà có dàn phun phun trực tiếp nước lạnh vào không khí cần làm lạnh Loại khô còn được gọi là hệ thống kín, loại ướt còn gọi là hệ thống hở

- Theo cách phân phối không khí: Có thể phân ra hệ thống điều hoà cục bộ hoặc trung tâm Kiểu cục bộ là xử lý không khí có tính chất cục bộ cho từng không gian điều hoà riêng lẻ Còn kiểu trung tâm là tạo lạnh ở một khu trung tâm và phân phối đến các không gian điều hoà bằng các ống gió hoặc các ống nước lạnh

- Theo năng suất lạnh: Có thể phân ra 3 loại, loại nhỏ (tới 3 tấn lạnh Mỹ hay

24000 BTU/h hoặc 7 kW), loại trung bình (từ 3 đến 100 tấn lạnh) và loại lớn (từ

100 tấn lạnh trở lên)

- Theo chức năng: Có hai loại là máy điều hoà một chiều và máy điều hoà hai chiều Máy điều hoà một chiều là loại máy chỉ có chức năng làm lạnh, còn máy điều hoà hai chiều là loại máy bơm nhiệt vừa có khả năng làm lạnh vào mùa hè vừa có khả năng sưởi ấm vào mùa đông

- Căn cứ kết cấu máy: Chia ra 3 loại là máy điều hoà 1 cụm, 2 cụm và nhiều cụm Loại một cụm được gọi là máy điều hoà nguyên cụm như máy điều hoà cửa

sổ, máy điều hoà được lắp trên mái, máy điều hoà giải nhiệt nước Máy điều hoà 2

và nhiều cụm còn được gọi là máy điều hoà tách Các loại máy điều hoà này có tên

chung là máy điều hoà tổ hợp gọn (theo các đơn nguyên) (Unitary packaged air conditioner) hay còn gọi tắt là máy điều hoà gọn

- Theo cách bố trí dàn lạnh: Chia ra các loại cửa sổ, treo tường, âm trần, giấu trần cassette, giấu trần cassette một cửa hoặc nhiều cửa, tủ tường, hộp tường, kiểu tủ hành lang…

- Theo cách điều chỉnh năng suất bằng cách đóng ngắt máy nén hoặc điều chỉnh vô cấp tốc độ qua máy biến tần: Phân ra hệ thống lưu lượng môi chất không đổi (CRV- Constant Refrigerant Volume) hoặc hệ thống lưu lượng môi chất thay đổi (VRV-Variable Refrigerant Volume) VRV là loại máy điều hoà đặc biệt của Daikin, điều chỉnh năng suất lạnh bằng máy biến tần một cụm dàn nóng kết nối được tới 8 hoặc 16 dàn lạnh

Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn tác giả đặc biệt quan tâm đến cách phân loại theo kiểu làm lạnh trực tiếp không khí bằng môi chất lạnh sôi Trong đó có hai

dạng là máy điều hòa cục bộ và hệ thống điều hòa dạng tổ hợp

1.2.1.1 Máy điều hòa cục bộ

Hệ thống điều hòa cục bộ là hệ thống điều hòa đặt tại chổ và phục vụ cho một phạm vi hẹp gồm máy điều hòa cửa sổ, máy điều hòa tách (2 và nhiều cụm loại nhỏ) năng suất lạnh nhỏ hơn 7kW ( 24000BTU/h)

Ưu điểm : Đây là các loại máy nhỏ hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt, vận

hành, bảo trì và sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy cao, giá thành rẻ rất thích hợp đối với các phòng và các căn hộ nhỏ và tiền điện thanh toán riêng biệt theo từng máy

Nhược điểm : Là khó áp dụng cho các phòng lớn như hội trường, phân xưởng

nhà hàng, cửa hàng, các tòa nhà như khách sạn, văn phòng vì khi bố trí ở đây các cụm dàn nóng bố trí phía ngoài nhà sẽ làm mất mỹ quan và phá vỡ kết cấu xây dựng của tòa nhà

1 Máy điều hòa cửa sổ

Máy điều hòa cửa sổ có dạng hình khối chữ nhật trong đó lắp đặt đầy đủ hoàn chỉnh các bộ phận cần thiết trong một vỏ máy Máy điều hòa cửa sổ là loại máy điều hòa không khí nhỏ nhất cả về năng suất lạnh và kích thước cũng như khối lượng

Ưu nhược điểm:

- Giá thành rẻ, lắp đặt và vận hành đơn giản

- Có sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt

- Có thể lấy gió tươi

- Nhiệt độ phòng được điều chỉnh nhờ thermostat với độ dao động khá lớn, độ ẩm

tự biến đổi theo nên không khống chế được độ ẩm, điều chỉnh theo kiểu on – off

- Độ ồn cao, khả năng làm sạch không khí kém

- Khó bố trí vị trí lắp đặt

- Thích hợp cho các phòng nhỏ, căn hộ gia đình, khó sử dụng cho các tòa nhà cao tầng vì làm mất mỹ quan và gây phá vỡ kiến trúc

2 Máy điều hòa tách

Phần lắp đặt trong không gian điều hòa về cơ bản bao gồm dàn lạnh Phần lắp đặt ngoài trời gồm có máy nén, dàn nóng và quạt dàn nóng Máy điều hòa tách gồm

có hai loại: máy điều hòa hai cụm (một cụm nóng và một cụm lạnh) và máy điều hòa nhiều cụm (một cụm dàn nóng và nhiều dàn lạnh )

Ưu điểm:

Hình 1.13 Điều hòa cửa sổ và vị trí lắp đặt máy

- Do dàn nóng và dàn lạnh hoàn toàn rời xa nhau nên cơ hội lựa chọn vị trí lắp đặt hợp lý cho cả hai, tuy nhiên không nên để xa nhau quá

- Khả năng phân phối gió lạnh đồng đều trong các không gian lớn

- Độ ồn nhỏ

- Tính mỹ quan cao hơn loại một cụm, có thể lắp đặt ở những nơi có cấu trúc và địa hình phức tạp

Nhược điểm:

- Giá thành cao, lắp đặt phức tạp (đòi hỏi thợ lắp đặt phải có chuyên môn)

- Không lấy được gió tươi do đó phải có phương án lấy gió tươi

- Gây ồn ở phía ngoài nhà, có thể làm ảnh hưởng đến các hộ bên cạnh

1.2.1.2 Hệ thống điều hòa dạng (tổ hợp) gọn

Là hệ thống có năng suất lạnh trung bình và lớn (lớn hơn 7kW), làm lạnh không khí trực tiếp ở dàn bay hơi, có ống gió hoặc không có ống gió, thường dùng quạt ly tâm Nếu có lắp thêm ống gió thì thường dùng quạt cao áp với áp suất khá lớn Dàn ngưng giải nhiệt gió hoặc bình ngưng giải nhiệt nước Các máy điều hòa không khí cục bộ thường chỉ có chức năng làm lạnh (hoặc cả thiết bị sưởi ấm) mà không có chức năng tăng ẩm

Hệ thống được bố trí trong cùng một vỏ rất gọn nhẹ, một số máy được tách ra riêng thành hai mảng:

- Phần lắp trong không gian điều hòa về cơ bản gồm dàn lạnh và ống tiết lưu

- Phần lắp ở ngoài trời gồm máy nén, dàn nóng và quạt dàn nóng

Hệ thống điều hòa tổ hợp hiện đang sử dụng rộng rãi gồm có các loại máy sau:

1 Máy điều hòa tách

Máy điều hòa tách của hệ thống điều hòa tổ hợp gọn cũng giống như máy điều hòa tách của máy điều hòa cục bộ nhưng vì nó có công suất lớn hơn do vậy kết cấu của dàn nóng và cụm dàn lạnh sẽ có những biến đổi phù hợp với kiến trúc của công trình xây dựng và thỏa mãn thị hiếu của khách hàng Máy điều hòa tách thường có công suất lạnh trung bình (đến 48000BTU/h) tùy thuộc vào nhu cầu sử

dụng mà người ta đã chế tạo ra máy điều hòa tách có ống gió và không có ống gió Nếu muốn phân phối đều gió cho một không gian rộng hoặc cho nhiều phòng thì người ta lắp quạt cao áp và lắp thêm ống gió

 Máy điều hòa tách không có ống gió

Ưu điểm là dàn lạnh có năng suất lớn, tiếng ồn thấp nên máy điều hòa loại này thường được sử dụng cho các hội trường, nhà khách, nhà hàng, văn phòng tương đối rộng, nhưng cũng giống như máy điều hòa cục bộ hai cụm là không có khả năng cấp gió tươi nên cần bố trí quạt thông gió đặc biệt cho các phòng hội họp, phòng ăn … khi mà lượng gió lọt qua cửa không đủ cung cấp ô xi cho phòng Dàn bay hơi không có ống gió quạt gió thổi tự do, năng suất lạnh tới 14kW

 Máy điều hòa tách có ống gió

Máy điều hòa tách có ống gió có năng suất lạnh là 12000 đến 240000BTU/h Dàn lạnh bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đều gió trong phòng rộng hoặc đưa gió đi xa phân phối cho nhiều phòng khác

2 Máy điều hòa VRV

Là loại máy lạnh một mẹ nhiều con có điều khiển biến tần do hãng Daikin sáng chế Các thế hệ sau do các hãng khác chế tạo có tên VRF (Variable Refrigerant Flow )

Hình 1.14 Sơ đồ máy điều hòa VRF

Các hệ thống điều hòa không khí thông thường đều phải tuân theo những qui định nghiêm ngặt về độ cao đặt máy, do đó bị hạn chế nhiều về khả năng bố trí máy trên nóc các nhà cao tầng Để đáp ứng những yêu cầu về xây dựng, thiết kế lắp đặt

hệ thống ĐHKK trong các tòa nhà cao tầng thì nhà sản xuất đã cung cấp những chủng loại máy cho phép bố trí dàn ngoài và dàn trong đặt cách xa nhau

Do các hệ thống ống gió CAV và VAV (hệ thống ống gió lưu lượng thay đổi

và hệ thống ống gió lưu lượng không đổi) sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ, độ

ẩm phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều không gian, diện tích lắp đặt và vật liệu làm đường ống Nên người ta đã đưa ra giải pháp VRF là điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất Thực chất là phát triển máy điều hòa tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phòng lên đến 8 thậm chí là 16 cụm dàn lạnh, tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các tòa nhà cao tầng kiểu văn phòng và khách sạn, mà từ trước hầu như chỉ có hệ thống điều hòa trung tâm nước lạnh đảm nhiệm, vì so với ống gió, ống dẫn môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều

Như vậy ta thấy trong các hệ thống Điều hòa không khí thì phần hệ thống lạnh với hệ thống đường ống ga và các thiết bị có vai trò cực kỳ quan trọng và có tính quyết dịnh đảm bảo các thông số yêu cầu của hệ thống điều hòa Dù làm lạnh gián tiếp qua chất tải lạnh là nước hay không khí thì hệ thống nào cũng phải có hệ thống lạnh này Phần hệ thống tải lạnh tiếp theo trong các hệ thống gián tiếp đơn giản và dễ thực hiện hơn nhiều Do vậy sự chú ý đặc biệt của chúng tôi trong luận văn này là các hiện tượng xảy ra ở phần hệ thống tạo lạnh mà tiêu điểm là những vấn đề nhiệt-thủy lực của dòng chảy môi chất có tính quyết định hiệu quả và an toàn của hệ thống Vấn đề nổi trội đáng chú ý ở đây là đảm bảo sự tuần hoàn của môi chất, của dầu bôi trơn mà không tăng cao chi phí năng lượng.

1.2.2 Vấn đề hồi dầu v chênh ệch độ cao, khoảng cách giữa dàn ạnh và dàn nóng trong điều hò không khí

Ngày nay, các công trình xây dựng rất phát triển và chiều cao của công trình được tăng lên rất lớn mà hệ thống điều hòa không khí thông thường đều phải tuân

theo những qui định nghiêm ngặt về độ cao đặt máy của nhà sản xuất đề ra, do đó bị hạn chế nhiều về khả năng bố trí máy trên nóc các tòa nhà cao tầng Mặt khác, việc lắp đặt các máy cục bộ với số lượng lớn các dàn để ngoài sẽ gây ảnh hưởng tới cảnh quan kiến trúc và khó khăn khi bảo trì sửa chữa Do vậy việc xuất hiện chủng loại máy cho phép bố trí dàn ngoài và dàn trong đặt cách xa nhau là rất cần thiết, nhưng khi đó chúng ta lại gặp phải khó khăn là làm thế nào để đảm bảo hệ thống hoạt động bình thường, hiệu quả: Dầu hồi về được máy nén, tổn thất áp suất, tiêu hao năng lượng không quá lớn mà vẫn đảm bảo công suất lạnh điều hòa yêu cầu

1.2.2.1 Dầu bôi trơn và môi chất lạnh – nhu cầu hồi dầu

Trong hệ thống lạnh, dầu bôi trơn là một thành phần không thể thiếu Khi máy nén hoạt động, các chi tiết cũng chuyển động theo và ma sát với nhau sinh ra tổn thất năng lượng Một phần điện năng đã biến thành nhiệt năng làm tổn thất năng lượng làm giảm công suất của hệ thống và gây hư hỏng cho thiết bị Những vị trí tiếp xúc

có ma sát lớn sinh nhiệt cao gây bó cơ làm cho máy nén không hoạt động được Khi được bôi trơn các chi tiết chuyển động được dể dàng, thiết bị hoạt động an toàn làm tăng hiệu suất của hệ thống Vì vậy việc hồi dầu về máy nén là cần thiết đặc biệt khi dàn nóng đặt trên cao hoặc dàn nóng và dàn lạnh đặt cách xa nhau

Do cùng hoạt động trong một môi trường nên có sự tương tác giữa dầu và môi chất lạnh Vì vậy việc lựa chọn chủng loại dầu sao cho bảo đảm độ nhớt vừa phù hợp với môi chất lạnh đang sử dụng cũng rất quan trọng Việc lựa chọn thích hợp nhằm giảm thiểu các phản ứng hóa học giữa các thành phần với nhau

Một đặc tính rất quan trọng cần đặc biệt quan tâm khi thiết kế lắp đặt hệ thống lạnh đó là việc môi chất lạnh có hòa tan dầu hay không Công việc này nhằm đảm bảo dầu luôn được hồi về máy nén tránh việc thiếu dầu ở máy nén làm giảm độ bôi trơn gây hỏng cho máy nén, đồng thời không làm xấu điều kiện truyền nhiệt ở các thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống như thiết bị bốc hơi, thiết bị ngưng tụ,…

Trong thực tế các môi chất Freon sử dụng trong các hệ thống điều hòa thường hòa tan dầu

Khi môi chất không hòa tan dầu nhưng dầu vẫn bị môi chất cuốn đi từ xy lanh nên cần bố trí bình tách dầu để giảm thiểu lượng dầu theo môi chất đi vào thiết thiết

bị trao đổi nhiệt bám vào thành ống làm giảm bề mặt tiếp xúc, trao đổi nhiệt kém gây giảm hiệu suất của hệ thống

Với môi chất hòa tan dầu thì việc hồi dầu về máy nén không phải lúc nào cũng xảy ra tốt đẹp mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tốc độ chuyển động của môi chất, lưu lượng môi chất lạnh, công suất lạnh, tác dụng của lực trọng trường lên dòng không chỉ khi nó chuyển động trong ống đứng và ngay cả ở các ống ngang…

1.2.2.2 Quan hệ tốc độ, độ giảm áp suất và vấn đề hồi dầu

Ta biết rằng tổn thất áp suất trong dòng chảy liên quan mật thiết với tốc độ dòng chảy Nhưng trong các máy lạnh, dòng chảy của môi chất cũng có nghĩa là dòng chảy của hỗn hợp môi chất lạnh và dầu Mọi biến động của dòng chảy môi chất cũng sẽ kéo theo những thay đổi khác nhau của sự tuần hoàn của dầu trong hệ thống lạnh

Ta thấy khi tốc độ chuyển động của môi chất càng tăng thì vấn đề hồi dầu về máy nén được thuận lợi do dầu khó nằm lại trên đường ống và thiết bị Nhưng việc càng tăng tốc độ chuyển động của môi chất cũng làm cho tổn thất áp suất càng tăng, tiêu hao năng lượng càng lớn, gây mòn đường ống và thiết bị, tạo nên độ ồn không cần thiết

Khi tốc độ giảm dầu dể bị tách, lắng xuống thành ống Ở các đường ống mà môi chất chuyển động đi lên dầu bị tách và chảy ngược lại

Các môi chất lạnh Freon trong các máy lạnh công nghiệp và dân dụng thường hòa tan dầu, cùng các lượng dầu bị cuốn đi từ xy lanh, các bẫy dầu, từ thành ống (

cả ống ngang và ống đứng ) …

Ở các ống ngang, nếu tốc độ môi chất lạnh môi chất lạnh nhỏ hơn 2,5 m/s thì dầu sẽ động lại thành màng ở đáy ống và nằm lại, ở tốc độ lớn hơn dầu vẫn lắng xuống đáy

ống nhưng bị cuốn đi Các ống đứng: nếu tốc độ nhỏ hơn 5 m/s thì dầu sẽ bám vào thành ống và chảy xuống (hình 1.15)

Hình 1.15 Ảnh hưởng của tốc độ đến sự hồi dầu

Từ việc hồi dầu và tốc độ môi chất liên quan trực tiếp đến công suất lạnh Khi tốc độ của môi chất lạnh tăng, làm cho lưu lượng chuyển động của môi chất cũng tăng nên làm tăng công suất của hệ thống

Khi tốc độ chuyển động của môi chất giảm, việc hồi dầu trở nên khó khăn Trong thực tế để giải quyết việc đó người ta đã chia đường hồi thành hai đường lớn

và bé Khi công suất lớn, lưu lượng lớn nên môi chất đi cả hai ống Khi công suất nhỏ đường lớn bị bẩy dầu nút lại do lưu lượng bé không đủ lực để đẩy nên môi chất lạnh chỉ đi theo đường ống nhỏ nên tốc độ vẫn đủ lớn để cuốn theo dầu hồi dầu về máy nén Các quá trên trên được biểu diễn theo hình 1.16

Hình 1.16 Hệ hai đường ống hồi dầu về máy nén

Trong máy nén biến tần, việc điều chỉnh công suất lạnh đặc biệt là việc giảm công suất bằng việc giảm số vòng quay thông qua việc giảm tần số Việc giảm số vòng quay làm giảm lưu lượng môi chất lạnh nên tốc độ môi chất giảm làm cho việc hồi dầu trở nên khó khăn và việc giảm áp suất cũng dể dẫn đến hiện tượng giãn nở sớm Để khắc phục cần bổ sung thêm các giả pháp công nghệ khác đảm bảo hồi dầu

và tạo độ quá lạnh lỏng, các hãng sản xuất cũng chỉ giảm công suất xuống đến khoảng 25% công suất của hệ thống nhằm đảm bảo việc hồi dầu

1.3 Cơ sở khoa học xác định vị trí tương đối giữa dàn lạnh và dàn nóng khi lắp đặt hệ thống điều hòa không khí bay hơi trực tiếp

Hiện nay đặc biệt là hệ thống lạnh bay hơi trực tiếp phục vụ cho các tòa nhà cao tầng như hệ thống VRF Các hãng sản xuất đều đưa ra các quy định nghiêm ngặt về chênh lệch chiều cao và khoảng cách giữa dàn nóng và dàn lạnh, chiều dài đường

ống, chênh lệch độ cao giữa các dàn lạnh…Ví dụ như với hãng điều hòa Daikin khi dàn lạnh đặt thấp hơn dàn nóng thì khoảng cách giữa dàn nóng và dàn lạnh được 50 mét Còn khi dàn nóng đặt thấp hơn dàn dạnh thì khoảng cách đó chỉ được 40 mét

Chúng ta đều hiểu rằng khi dàn nóng đặt thấp hơn dàn lạnh thì việc hồi dầu

về máy nén rất thuận lợi Thế nhưng có một vấn đề rất khác với suy nghĩ thông thường mà các hãng sản xuất đều quy định trong tiêu chuẩn lắp đặt thiết bị là khi dàn nóng đặt thấp, dàn lạnh đặt cao thì khoảng cách giữa dàn lạnh và dàn nóng ngắn hơn khi dàn nóng đặt cao dàn lạnh đặt thấp Như vậy ở đây không còn là vấn đề hồi dầu nữa mà sự hạn chế đó là do khi môi chất lỏng từ dàn ngưng đi lên chịu sự tác động của lực trọng trường, ma sát làm giảm áp suất dẫn đến hiện tượng môi chất lạnh lỏng bị giãn nở sớm trước khi đến van tiết lưu

Khi lắp máy cho các nhà cao tầng, dàn trong nhà đặt cách xa dàn ngoài trời thì tổn thất áp suất cũng tăng lên, các nhà sản xuất phải nghiên cứu khắc phục các hiện tượng giảm áp suất, đảm bảo cho dầu tuần hoàn bình thường và tránh các sự cố khác ảnh hưởng đến hệ thống Vấn đề ảnh hưởng rất lớn đến hệ thống là hồi dầu về máy nén và hiện tượng dãn nở sớm xảy ra khi lắp đặt hệ thống

Đặt máy trên nóc nhà và dàn lạnh phía dưới quan tâm đến khả năng hồi dầu

về máy nén trong quá trình hoạt động của hệ thống Các nhà sản xuất đã nghiên cứu

và giải quyết được vấn đề này thể hiện qua quy định: Cụm dàn nóng có thể đặt cao hơn dàn lạnh đến 90m khi dàn nóng đặt thấp hơn dàn lạnh và 110 mét khi dàn nóng đặt cao hơn Chiều dài đường ống tương đương tối đa lên đến 190m, tổng chiều dài đường ống tối đa là 1000m Chênh lệch chiều cao giữa các dàn lạnh tối đa là 15m

Việc khống chế chiều cao và khoảng cách của các hãng sản xuất đến một giới hạn nhất định do khi chiều dài đường ống lớn, chênh lệch độ cao giữa dàn nóng

và dàn lạnh tới một mức giới hạn nhất định đó là do quá trình làm việc của hệ thống khi môi chất chuyển động trong hệ thống có ma sát làm giảm áp suất, môi chất chuyển động chậm làm lắng dầu và dễ xảy ra hiện tượng giãn nở sớm từ đường ống cấp lỏng đến trước thiết bị tiết lưu

Việc quy định về chênh lệch chiều cao giữa dàn nóng và dàn lạnh, khoảng cách giữa dàn lạnh và dàn nóng của các hãng sản xuất khác nhau thường khác nhau Các hãng sản xuất đều có những bí quyết riêng và chính là bí mật công nghệ của họ nên không được công khai Vì vậy việc nghiên cứu để xác định ví trí tương đối giữa dàn lạnh và dàn nóng là cơ sở khoa học nhằm ứng dụng trong thiết kế, thi công, lắp đặt

và phát hiện, khắc phục các sự cố do hiện tượng giãn nở sớm khi sửa chữa là vấn đề cần thiết

1.4 Xác định đề tài

Qua khảo sát và nghiên cứu tổng quan ở trên, chúng ta thấy bản thân dòng chảy của môi chất lạnh trong hệ thống cũng đặt ra rất nhiều vấn đề cần xem xét để cho hệ thống hoạt động được an toàn Trong đó đáng chú ý là hiện tượng giãn nở sớm của môi chất lạnh lỏng trong máy lạnh và các vấn đề liên quan Hiện tượng này có thể phát sinh và được khắc phục khi thiết kế, thi công lắp đặt và vận hành hợp lý Vì vậy đây là những kiến thức rất cần thiết cho những người hoạt động thực tế trong

ngành lạnh Với suy nghỉ đó tác giả đã chọn đề tài “Hiện tượng giãn nở sớm và ứng dụng trong thiết kế lắp đặt hệ thống lạnh và điều hòa không khí “ Trong đề

tài này tác giả tập trung tìm hiểu cơ sở khoa học góp phần lý giải một trong các lý

do phải quy định về chênh lệch độ cao, chiều dài đường ống dẫn môi chất lạnh giữa dàn nóng và dàn lạnh, vị trí đặt dàn nóng, dàn lạnh của nhà sản xuất với hệ thống ĐHKK lắp đặt tại các tòa nhà Vấn đề tổn thất áp suất trong hệ thống nhằm giảm thiểu các tổn thất và sự cố hỏng hóc cho hệ thống lạnh trong đó có sự cố do hiện tượng giãn nở sớm gây ra giúp cho chủ đầu tư, chuyên gia, kỹ sư công trình hiểu rõ vấn đề và ưu, nhược điểm của hệ thống khi thiết kế, lắp đặt và sử dụng Giúp cho cán bộ kỹ thuật xác định được chính xác đâu là sự cố do hiện tượng giãn nở sớm, hiện tượng hồi dầu hay do các hiện tượng khác gây ra, hậu quả của nó, nguyên nhân gây ra và cách khắc phụ hậu quả…

1.5 Mục tiêu nghiên cứu:

1.Nghiên cứu ý huyết ìm hiểu một số cơ sở k oa học iên quan ớiquy

thiết

1.6 Đối tượng nghiên cứu:

bay hơitrực iếp

1.7 Nội dung nghiên cứu:

1.8 Phương pháp nghiên cứu:

1.9 Nhận xét kết uận chương 1:

CHƯƠNG I : HIỆN TƯỢNG GIÃN NỞ SỚM VÀ CÁC HẬU QUẢ CỦA NÓ Ó 2.1 Hiện tượng giãn nở sớm của môi chất ạnh ỏng trong máy ạnh

Hiện tượng dãn nở sớm có thể được hiểu là do hiện tượng môi chất xảy ra sự sôi (tạo hơi) trên đường ống cấp lỏng từ bình chứa đến van tiết lưu Hiện tượng này

sẽ tạo ra các bọt khí trên đường ống Môi chất lạnh đi qua van tiết lưu ở dạng một hỗn hợp lỏng và hơi làm cho van tiết lưu hoạt động không ổn định Đây là nguyên nhân dẫn đến hệ thống hoạt động không ổn định, không khống chế được áp suất, không cấp đủ lượng lỏng mong muốn cho dàn bay hơi đồng thời làm giảm năng suất lạnh Hiện tượng này gọi là flash gas hay bùng ga

Như vậy hiện tượng giãn nở sớm là một dạng hỏng gặp tương đối nhiều trong lắp đặt và vận hành hệ thống lạnh, điều hoà không khí Việc nhận dạng lỗi hỏng này là tương đối phức tạp do cần tiến hành qua nhiều bước kiểm tra trên toàn

bộ hệ thống, nên thường nó bị hiểu nhầm thành các dạng lỗi hỏng khác có biểu hiện tương tự dẫn tới giảm áp suất trên đường dẫn lỏng Điều này làm cho công tác khắc phục sửa chữa có thể không có hiệu quả mà có khi còn làm cho sự cố thêm nghiêm trọng

Chúng ta biết rằng, dầu sử dụng trong các thiết bị lạnh rất ít hoà tan với hơi môi chất lạnh Ngay cả khi chọn lọc hay bố trí tuyến đường ống hút, ống đẩy cũng đặc biệt phải làm cẩn thận để dầu chảy được nhờ sự đẩy của máy nén có thể được hồi dầu trở lại mà không phải hút về Nhưng ngược lại, dầu có thể dễ dàng trộn lẫn với môi chất lạnh lỏng trong dàn ngưng, đường dẫn chất lỏng sẽ theo môi chất lạnh

đi về máy nén trong trường hợp này nói chung sẽ không có vấn đề gì, ngay cả khi tốc độ của hỗn hợp nhỏ hay áp lực của đường ổng dẫn thấp

Mặc dù vậy trong những hệ thống có dàn ngưng không khí đặt xa thiểt bị bốc hơi nếu thiết kế đường lỏng không chuẩn cũng không tạo nên khó khăn cho việc hồi dầu, nó có thể gây nên tổn thất áp suất đủ lớn để tạo nên hiện tượng bùng

ga

2.2 Các hậu quả do hiện tượng giãn nở sớm gâ nên

2.2.1 Hậu quả đối với đường dẫn lỏng