Đề tài nghiên cứu, tính toán, chế tạo mô hình thực nghiệm hệ thống điều hòa hai mảnh khi có hoặc không có quá lạnh quá nhiệt với môi chất lạnh hiện nay r410a, r32

1.1 Tổng quan về quá lạnh – quá nhiệt hệ thống điều hòa không khí 1.1.1 Ngoài nước Vấn đề quá lạnh và quá nhiệt được các tác giả trên thế giới nghiên cứu và phân tíchcác nhân tố ảnh hưởn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

-***** -BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NĂM 2019

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA HAI MẢNH KHI CÓ HOẶC KHÔNG CÓ QUÁ LẠNH - QUÁ NHIỆT

VỚI MÔI CHẤT LẠNH HIỆN NAY R410A, R32

Mã số: T2019-06-119

Chủ nhiệm đề tài: TS Hoàng Thành Đạt

Đà Nẵng

Tiết kiệm năng lượng luôn là vấn đề được các nhà khoa học quan tâm và nghiêncứu các giải pháp nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng góp phần vào việc bảo vệ nguồntài nguyên khoáng sản và môi trường

Các quốc gia hiện nay đang phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt năng lượng vàchi phí dành cho năng lượng ngày càng tăng, đồng thời các doanh nghiệp cũng gặp nhiềukhó khăn trong việc đảm bảo đáp ứng các nguồn năng lượng phục vụ cho những mụctiêu tăng trưởng và phát triển

Do đó chúng ta cần có phương pháp giám sát và quản lý nhằm sử dụng hiệu quảnguồn năng lượng, hạn chế về mức thấp nhất các tổn thất và lãng phí trước khi chúng tabước thêm bước tái sử dụng một cách tối ưu và tìm kiếm các nguồn năng lượng mới,năng lượng tái tạo hay năng lượng thay thế

Kinh tế phát triển, đời sống của người dân dần được cải thiện về nhiều mặt, vậynhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng trong đời sống Hệ thống điều hòa khôngkhí chiếm tỉ trọng tiêu thụ điện năng lớn vì vậy việc nghiên cứu tiết kiệm năng lượngtrong hệ thống điều khí đóng vai trò thiết yếu, các hãng điều hòa lớn không ngừng đẩymạnh việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới vào hệ thống nhằm nâng cao chất lượng

hệ thống điều hòa không khí và tiết kiệm năng lượng Ở đề tài này tác giả đã nghiên cứu

quá lạnh trong hệ thống lạnh nhằm nâng cao hệ số làm lạnh COP trung bình khi quá lạnh

10C thì COP của hai môi chất R32 và R410A tăng lên trung bình 1% từ đó ta nâng cao

được hệ số làm lạnh và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh

Trong đề tài này tính toán cụ thể từ lý thuyết cho đến chế tạo mô hình thựcnghiệm cho hai môi chất lạnh mới hiện nay đó là R32 và R410A hai môi chất này có tínhchất hóa học tương đồng nhau nhưng công nén và tính chất vận hành bảo trì bảo dưỡngkhác nhau hoàn toàn

Vì vậy đề tài này đóng góp những kiến thức rất cần thiết cho sinh viên ngànhNhiệt để nghiên cứu sâu hơn về việc tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh, giúp chocác kỹ thuật viên vận hành bảo trì, bảo dưỡng hệ thống lạnh am hiểu hơn về hai loại môichất này

Hiện tại các nước phát triển đã nghiên cứu và ứng dụng sâu rộng hai loại môi chấtmới này vào hầu hết tất cả các hệ thống lạnh hiện nay vì hai môi chất này có tính nhiệt

động rất tốt và cơ bản nhất là thân thiện với môi trường, không làm hỏng tầng O3 Cácmôi lạnh cũ như R22 trên thế giới đã cấm dùng nhưng riêng nước ta và các nước có kinh

tế còn chậm phát triển vẫn dùng đến 2040 thì sẽ cấm hoàn toàn và thay vào đó là dùnghai loại môi chất mới là R32 và R410A

Trong hệ thống lạnh việc quá lạnh và quá nhiệt không phải là những vấn đề mớinhưng được nghiên cứu tính toán so sánh cho hai môi chất mới này là chưa nhiều tác giảnghiên cứu, riêng ở Việt Nam thì càng mới, nên đề tài này hi vọng sẽ góp phần nhỏ trongkhối kiến thức khổng lồ của nhân loại về chuyên ngành Nhiệt máy lạnh

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Lý thuyết về điều hòa không khí đã phát triển từ rất lâu nhưng mãi đến đầu thế kỷXIX mới phát triển và dần dần hoàn thiện phát triển mạnh mẽ kể từ sau thế chiến thứ 2.Hiện nay điều tiết không khí đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật và đời sống trênthế giới Đặc biệt đối với khí hậu nóng ẩm của Việt Nam chúng ta thì kỹ thuật điều tiếtkhông khí càng có vai trò quan trọng trong đời sống và khoa học kỹ thuật

1.1 Tổng quan về quá lạnh – quá nhiệt hệ thống điều hòa không khí

1.1.1 Ngoài nước

Vấn đề quá lạnh và quá nhiệt được các tác giả trên thế giới nghiên cứu và phân tíchcác nhân tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm lạnh của hệ thống Đầu tiên năm 1975 Reistadngười Mỹ mở đầu cho việc nghiên cứu lợi dụng năng lượng hữu ích [1], sau này rấtnhiều tác giả trên thế giới cũng nghiên cứu phân tích đối với năng lượng và năng lượnghữu ích Các nhà nghiên cứu kết hợp với các chuyên gia để thực hiện ứng dụng nănglượng hữu ích này, đồng thời thành lập những bộ phận chuyên nghiên cứu ứng dụng quátrình nhiệt động Ví dụ như Jaber và nhiều tác giả khác vận động và thành lập các bộphần phân tích và ứng dụng năng lượng [2] Dincer thành lập bộ phận lợi dụng nănglượng hữu ích vào thực tế ở Saudi Arabia [3]

Vào năm 1902 hệ thống điều hòa không khí hiện đại đầu tiên được phát triển bởimột kỹ sư trẻ tên là Willis Haviland Carrier Ban đầu hệ thống được thiết kế để làm giảm

độ ẩm của không khí trong xưởng in của một công ty bằng cách thổi không khí qua ốngướp lạnh Không khí được làm mát khi nó đi qua các đường ống lạnh hơi ẩm trongkhông khí bị làm lạnh và ngưng tụ lại thành nước ngưng và dễ dàng lấy ra ngoài lúc nàykhông khí trở lên khô hơn Quá trình làm giảm độ ẩm trong nhà máy đã tạo ra một lợiích phụ là giảm nhiệt độ không khí và một công nghệ mới đã được sinh ra Đó là côngnghệ điều hòa không khí

1.1.2 Trong nước

Chưa tìm thấy các tác giả khác đăng bài ngoại trừ bài của chính tác giả HoàngThành Đạt (2017), Tính toán phân tích quá trình quá lạnh đối với hệ thống lạnh, tạp chíkhoa học công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 11(120)2017 – quyển 2; Hoàng Thành Đạt và

Hồ Trần Anh Ngọc đăng trong hội nghị khoa học toàn quốc được tổ chức tại Đại họcBách Khoa Đại học Đà Nẵng

Điều hòa không khí ngày nay hầu như có mặt trên tất cả các hộ gia đình và các tòanhà cao tầng từ những hệ thống điều hòa công suất lớn như hệ thống điều hòa trung tâmwater chiller, VRV cho đến các hệ thống điều hòa không khí hai mảnh nhỏ gọn phục vụcho các căn hộ và gia đình ở khắp mọi nơi trên thế giới có chức năng điều tiết không khí

về mặt nhiệt độ, độ ẩm và độ trong sạch của không khí phù hợp với nhu cầu sản xuất vàcuộc sống của con người

1.2 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm

Là hệ thống mà khâu không khí được xử lý về nhiệt độ và độ ẩm tại một trungtâm (AHU, OHU) sau đó được dẫn theo hệ thống kênh dẫn gió đến các hộ tiêu thụ gọi là

hệ thống điều hoà trung tâm Hệ thống điều hoà trung tâm có thể làm lạnh nước ở nhiệt

độ thấp thích hợp sau đó được bơm nước lạnh đến các FCU để trao đổi nhiệt làm lạnhkhông khí tại các hộ tiêu thụ

Hình 1.1 Dàn trao đổi nhiệt của AHU

Hệ thống điều hòa không khí trung tâm có công suất lớn thích hợp cho các tòa nhà cókhông gian lắp đặt lớn Đối với hệ thống điều hòa trung tâm do xử lý nhiệt ẩm tại mộtnơi duy nhất nên chỉ thích hợp cho các phòng lớn, đông người

Hình 1.2 Cụm máy nén trục vít và bình ngưng tụ nằm ngang

Hình 1.3 Bơm dẫn nước lạnh hệ điều hòa trung tâm Water Chiller

Đối với các tòa nhà làm việc, khách sạn, công sở là các đối tượng có nhiều phòngnhỏ với các chế độ hoạt động khác nhau, không gian lắp đặt bé, tính đồng thời làm việckhông cao thì hệ thống này không thích hợp.

1.3 Hệ Thống điều hòa không khí hai mảnh

Hệ thống điều hòa không khí hai mảnh thông thường thì chỉ có một dàn nóng vàmột dàn lạnh, hai dàn này được kết nối với nhau qua hệ thống ống đồng, dàn lạnh đượcđặt trong phòng theo nhu cầu sử dụng, còn dàn nóng thì đặt ở ngoài trời để tỏa nhiệt ramôi trường xung quanh Công suất của loại điều hòa này không cao thông thường từ

9000 BTU/h cho đến 36000 BTU/h, nguyên lý hoạt động và cấu tạo được thể hiện hìnhsau:

Hình 1.4 Nguyên lý cấu tạo của máy điều hòa hai mảnh

Các nhãn hiệu điều hòa hiện nay được dung phổ biến tại Việt Nam cũng trên thếgiới như Carrier, Toshiba, Panasonic, Daikin, LG, Mitsubishi, Electrolux… Sau đây một

số hình ảnh về dây chuyền chế tạo máy điều hòa không khí Daikin:

Hình 1.5 Dây chuyền sản xuất máy điều hòa hai mảnh

1.4 Quá lạnh – quá nhiệt trong hệ thống lạnh

1.4.1 Quá lạnh trong hệ thống lạnh

Điều hòa không khí tiêu hao năng lượng rất lớn trong các công trình kiến trúc chiếmgần 60% [4] , chính yếu là các hệ thống điều hòa lớn như hệ thống điều hòa trung tâmwater chiller Như vậy chủ yếu chúng ta điều chỉnh tổ hợp hệ thống tổ hợp máy điều hòa,

độ chênh nguồn nhiệt cao thấp tương đối lớn ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống lạnh.Đồng thời để đáp ứng được phụ tải nhiệt thì máy nén phải thường xuyên hoạt động trongđiều kiện phụ tải nhiệt lớn, tiêu hao năng lượng lớn đồng thời hệ thống làm việc trongđiều kiện nặng nề Vì vậy việc giảm độ chênh nhiệt độ giữa nguồn nóng và nguồn lạnh

cụ thể giảm nhiệt độ của môi chất cao áp sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ bằng phươngpháp quá lạnh sẽ đem lại kết quả là nâng cao hiệu suất của hệ thống lạnh [5]

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh không có quá lạnh

Những năm gần đây, trong nước và ngoài nước đã có rất nhiều công trình nghiêncứu đối với hệ thống lạnh nhằm nâng cao hiệu suất của hệ thống lạnh Kỹ thuật quá lạnh

đã được ứng dụng khá phổ biến ở nhiệt độ trung bình và thấp nhằm tiết kiệm năng lượngcho hệ thống lạnh Một số phương pháp thường dùng để quá lạnh như sau: Dùng nhiệt

độ môi trường để quá lạnh, trao đổi nhiệt với đường hút về máy nén để tiến hành quálạnh, cải tạo hệ thống bằng cách tăng thêm bộ phận trao đổi nhiệt để quá lạnh, dùng thiết

bị trao đổi nhiệt để quá lạnh [6-8].Một số kết quả và kết luận quan trọng đã được đưa ra

nâng cao được hiệu suất của hệ thống lạnh, đạt được hiệu quả cao của việc tiết kiệmnăng lượng.

Có một số thiết bị do thiết kế diện tích trao đổi nhiệt thiếu nên môi chất ngưng tụkhông hoàn toàn dẫn đến làm tổn thất tiết lưu như hệ thống lạnh

Ở nội dụng này chủ yếu nghiên cứu dùng môi chất lạnh R32 và R410A cho hệthống lạnh, dùng thiết bị quá lạnh, tiến hành tính toán phân tích lý thuyết và thựcnghiệm Đưa ra được kết quả tính toán và các thông số ảnh hưởng đến hệ số làm lạnhcủa hệ thống lạnh

1.4.2 Quá nhiệt trong hệ thống lạnh

Hơi của môi chất lạnh được nhận nhiệt hóa hơi tại thiết bị sinh hơi thông quađường ống hút để đến máy nén, trên đường hút về máy nén thì bị quá nhiệt, độ quá nhiệtnày ảnh hường đến hệ số làm lạnh, công tiêu tốn và nhiệt độ cuối tầm nén của hệ thốngnhư thế nào thì cần phải tính toán và phân tính cụ thể, những lợi ích và tác hại của việcquá nhiệt đối với môi chất Freon nói chung và môi chất mới nói riêng như R32 vàR410A nhằm nâng cao hệ số làm lạnh của chu trình và đảm bảo tính an toàn của hệthống

Hình 1.7 Quá nhiệt thu hồi nhiệt

Lợi ích của việc quá nhiệt là khi môi chất được hút về máy nén để thực hiện quátrình nén đoạn nhiệt tại máy nén thì môi chất tiếp tục nhận nhiệt từ môi trường xungquanh và nhiệt độ trên đường hút về máy nén, nhiệt độ của máy nén nên môi chất còn ởcác dạng giọt ẩm nhận nhiệt bay hơi và trở thành hơi quá nhiệt hỗ trợ đắc lực cho thiết bịbay hơi khi bay hơi không kịp, đồng thời đảm bảo hơi hút về máy nén hoàn toàn là hơikhông còn lỏng để đảm bảo máy nén không bị thủy kích khi làm việc nâng cao độ antoàn của máy nén và của toàn hệ thống.

1.5 Môi chất lạnh R32 và R410A

1.5.1 Môi chất lạnh R32

Môi chất lạnh R32 (Difluoromethane), công thức hóa học CH2F2 còn được gọi làHFC-32, là một hợp chất hữu cơ giống dihalogenoalkane Công thức hóa học CH2F2.Môi chất lạnh R32 không độc hại, ODP bằng 0, GWP gấp 675 lần so với carbon dioxide,dựa trên khung thời gian 100 năm, nó được sử dụng trong các hệ thống lạnh - bơmnhiệt, có hiệu suất nhiệt tuyệt vời Học giả Fujino và cộng sự [9] đã phân tích các đặctính truyền nhiệt của R32 trong ống nằm ngang Kết quả cho thấy, so với R22, hệ sốtruyền nhiệt của R32 trong quá trình bay hơi của ống trơn tăng 50% và quá trình ngưng

tụ tăng 40% Tài liệu [10] phân tích cụ thể hiệu quả giảm phát thải và lợi ích tiết kiệmnăng lượng của R32 thay thế R22 trong điều hòa không khí gia đình, thương mại và sosánh với R410A, R290, R161 v.v

Đặc tính vật lý nhiệt, hiệu suất nhiệt, đặc tính bảo vệ môi trường, an toàn, tính sẵn

có của thị trường v.v So với R1234yf, R410A và R290, tất cả đều tin rằng R32 là mộtchất làm lạnh thay thế đầy hứa hẹn Daikin [11]đã thực hiện các tính toán mô phỏng và

so sánh thử nghiệm của R32 và R22 vào đầu năm 1995 Kết quả cho thấy rằng COP của

hệ thống R32 tăng khoảng 4,1% so với hệ thống R22

Hình 1.9 Đồ thị T-h của môi chất R32

Hình 1.10 Đồ thị T-s của môi chất R32

Hình 1.11 Đồ thị p-v của môi chất R32

1.5.2 Môi chất lạnh R410A

Gas R410A

Hình 1.12 Gas lạnh R32

Môi chất lạnh R410A có công thức hóa học là: CH2F2/CHF2CF2 là hỗn hợp đồng sôi50% của R32 và 50% của R125 được biểu thị dưới bản sau đây:

Đồ thị quan hệ giữa nhiệt độ và Enthalpy, Entropy của môi chất R410A

Hình 1.13 Đồ thị T-h của môi chất R410A

Hình 1.14 Đồ thị T-h của môi chất R410A

Hình 1.15 Đồ thị p-v của môi chất R410A

1.6 Kết luận

Hai loại môi chất lạnh mới trên đáp ứng được các yêu cầu về môi chất lạnh, về yêu cầu

kỹ thuật và môi trường Hai môi chất này đã được cả thế giới tin dùng Mỗi loại gas có công thức hóa học khác nhau nhưng một điều cần phân biệt rõ là R32 là đơn chất còn R410A là hỗn hộp đồng sôi 50:50 của R32 và R125

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT VỀ QUÁ LẠNH – QUÁ NHIỆT

TRONG HỆ THỐNG LẠNH

Đối với hệ thống lạnh việc tính toán nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số

làm lạnh COP đóng vai trò quan trọng, các yếu tố nào ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp

đến hệ số làm lạnh, mức độ ảnh hưởng bao nhiêu phần trăm sẽ được tính toán phân tích

cụ thể ở chương này như mức độ quá lạnh, độ quá lạnh ảnh hưởng như thế nào? ảnh

hưởng bao nhiêu? khi quá lạnh và không quá lạnh thì hệ số COP của hệ thống thay đổi

bao nhiêu? Tương tự như vậy đối với yếu tố quá nhiệt và không quá nhiệt

2.1 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc, đồ thị và tính toán cho hệ thống khi không quá lạnh và quá nhiệt

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc, đồ thị và tính toán cho hệ thống khi không quá lạnh

a) Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh khi không quá lạnh

Trên sơ đồ nguyên lý thể hiện: I- máy nén lạnh; II- thiết bị ngưng tụ; III- tiết lưu;IV- thiết bị bay hơi

1

2 4

Hơi môi chất bão hòa ẩm sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi (IV) ở trạng thái áp suất

và nhiệt độ thấp được máy nén lạnh hút về máy nén và được nén đoạn nhiệt lên áp suất

và nhiệt độ cao trở thành hơi quá nhiệt được đưa vào thiết bị ngưng tụ, tại thiết bị ngưng

tụ môi chất được làm mát nhờ môi trường làm mát (nước hoặc không khí) ngưng tụ

thành lỏng cao áp, lỏng cao áp ra khỏi thiết bị bay hơi tiếp tục đi vào van tiết lưu (III)

Quá trình tiết lưu diễn ra, áp suất và nhiệt độ giảm xuống đến trạng thái tại thiết bị bay

hơi, lỏng hạ áp được đưa vào thiết bị bay hơi, tại đây môi chất nhận nhiệt của môi trường

làm lạnh bay hơi và được hút về máy nén tiếp tục chu trình làm lạnh

c) Đồ thị lgp-h và T-s

Hình 2.2 biểu diễn các quá trình nhiệt động trên đồ thị lgp-h và T-s bao gồm các

quá trình sau:

1-2: Nén đoạn nhiệt tại máy nén

2-3-4: Ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt hơi môi chất tại thiết bị ngưng tụ

4-5: Tiết lưu tại thiết bị tiết lưu

5-1: Bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt tại thiết bị bay hơi

l gp

h

1

3 4

Hình 2.2 Đồ thị lgp-h

l gp

h

1

3 4

h1: Entanpi của hơi bão hòa trước khi hút về máy nén, kJ/kg

h5: Entanpi của lỏng cao áp sau khi quá lạnh, kJ/kgĐơn vị khối lượng lạnh thể tích

: Hiệu suất chỉ thị của máy nén

Phụ tải nhiệt ở thiết bị ngưng tụ

Trong đó:

h 4: Entanpi của lỏng cao áp, kJ/kg

Hệ số làm lạnh của chu trình không quá lạnh COP 0

(6)

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc, đồ thị và tính toán hệ thống khi quá lạnh

a) Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh khi quá lạnh

Trên hình 2.3 thể hiện: I- máy nén lạnh; II- thiết bị ngưng tụ; III- thiết bị quá lạnh;IV- thiết bị bay hơi

4'5

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khi quá lạnh

b) Nguyên lý làm việc hệ thống

Nguyên lý làm việc của hệ thống có quá lạnh cơ bản cũng y như hệ thống khôngquá lạnh nhưng chỉ khác biệt ở chỗ là lỏng cao áp sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ trướckhi đi vào tiết lưu thì được quá lạnh tại thiết bị (III) giảm nhiệt độ nhưng áp suất không

thay đổi Quá trình giảm nhiệt độ này được thực hiện thông qua nhiều cách đã trình bày

ở chương 1

2 5'

5

2 5'

4-5: Tiết lưu tại thiết bị tiết lưu

4’-5’: Tiết lưu tại thiết bị tiết lưu

5-1: Bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt tại thiết bị bay hơi

d) Tính toán chu trình khi quá lạnh

Đơn vị khối lượng lạnh riêng

(7)Trong đó:

h1: Entanpi của hơi bão hòa trước khi hút về máy nén, kJ/kg

h4’: Entanpi của lỏng cao áp sau khi quá lạnh, kJ/kg

h5’: Entanpi của lỏng sau khi tiết lưu từ trạng thái 4’ đến 5’, kJ/kg

Đơn vị khối lượng lạnh thể tích

Wsub: Công thực hiện chu trình khi có quá lạnh, kJ/kg

W0: Công thực hiện chu trình khi không quá lạnh, kJ/kg

: Hiệu suất chỉ thị của máy nén

Đơn vị phụ tải nhiệt ở thiết bị ngưng tụ

h4: Entanpi của lỏng cao áp trước khi quá lạnh, kJ/kg

Đơn vị phụ tải nhiệt ở thiết bị quá lạnh

So với chu trình không quá lạnh thì chu trình có quá lạnh lượng làm lạnh tăng lên:

Trong đó:

m0: Lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống, kg/s

2.1.3 Tính toán và phân tích kết quả khi quá lạnh đối với R32 và 410A

Tính cho môi chất lạnh thường dùng trong hệ điều hòa không khí R32, R410A Đểthuận tiện cho việc tính toán ta giả định:

Hệ thống hoạt động với các thông số ổn định;

Nhiệt độ ngưng tụ được chọn trong khoảng 40~50 , nhiệt độ bay hơi trong℃, nhiệt độ bay hơi trongkhoảng -5~5 ;℃, nhiệt độ bay hơi trong

Không tính tổn thất nhiệt, tổn thất lưu động và tổn thất trao đổi nhiệt với môitrường trên đường ống;

Hiệu suất làm việc của máy nén là 0,8

2.1.3.1 Độ quá lạnh ảnh hưởng đến hệ thống khi nhiệt độ ngưng tụ thay đổi

a) Độ quá lạnh ảnh hưởng đến q o-sub với nhiệt độ bay hơi t0 = 5 , nhiệt độ ngưng tụ℃, nhiệt độ bay hơi trong

tk = 40 ℃, nhiệt độ bay hơi trong

Hình 2.7 thể hiện mối quan hệ giữa độ quá lạnh và năng suất lạnh riêng Môi chấtR32 có năng suất lạnh riêng lớn hơn môi Chất R410A, khi độ quá lạnh tăng lên 20 thì℃, nhiệt độ bay hơi trong

cả hai môi chất R32, R410A có qo-sub tăng lên tương ứng 16,4% và 21,5% Như vậy, khi

độ quá nhiệt tăng lên thì cả hai môi chất đều tăng lên nhưng R410A có độ tăng lên nhanhhơn R32 là 5,1%.

Hình 2.7 Ảnh hưởng độ quá lạnh đến q o-sub

b) Độ quá lạnh ảnh hưởng đến W sub với nhiệt độ bay hơi t0 = 5 , nhiệt độ ngưng tụ℃, nhiệt độ bay hơi trong

tk = 40 ℃, nhiệt độ bay hơi trong

Hình 2.8 thể hiện mối quan hệ giữa độ quá lạnh và công nén riêng chu trình Môichất R32 có công nén lớn môi chất R410A, lớn hơn 31.4% Khi độ quá lạnh tăng lên thì

cả hai môi chất R32, R410A có W sub không thay đổi

Hình 2.8 Ảnh hưởng độ quá lạnh đến W sub

c) Độ quá lạnh ảnh hưởng đến COP sub Với nhiệt độ bay hơi t0 = 5 , nhiệt độ℃, nhiệt độ bay hơi trongngưng tụ tk = 40 ℃, nhiệt độ bay hơi trong

Hình 2.9 thể hiện mối quan hệ giữa độ quá lạnh và hệ số làm lạnh của chu trình

COP sub Khi không có quá lạnh thì R32 có hệ số làm lạnh lớn hơn R410A Khi độ quálạnh tăng lên 20℃, nhiệt độ bay hơi trong thì cả hai môi chất R32, R410A có COP sub tăng lên tương ứng16,41% và 21,57% Như vậy, khi độ quá lạnh tăng lên thì cả hai môi chất đều tăng lênnhưng R410A có độ tăng nhanh hơn R32 là 5,16%

Hình 2.9 Ảnh hưởng độ quá lạnh đến COP sub

2.1.3.2 Độ quá lạnh ảnh hưởng đến hệ thống khi nhiệt độ bay hơi thay đổi

a) Độ quá lạnh ảnh hưởng đến q o-sub Với nhiệt độ bay hơi t0 = -5 , nhiệt độ ngưng℃, nhiệt độ bay hơi trong

tụ tk = 45℃, nhiệt độ bay hơi trong

Hình 2.10 thể hiện mối quan hệ giữa độ quá lạnh và năng suất lạnh riêng Môi chấtR32 có năng suất lạnh riêng lớn hơn môi chất R410A, lớn hơn 53,01% Khi độ quá lạnhtăng lên 20℃, nhiệt độ bay hơi trong thì cả hai môi chất R32, R410A có q o-sub tăng lên tương ứng 17,5% và24,15% Như vậy, khi độ quá tăng lên thì cả hai môi chất đều tăng lên nhưng R410A có

độ tăng lên nhanh hơn R32 là 6,65%

Hình 2.10 Ảnh hưởng độ quá lạnh đến q o-sub

b) Độ quá lạnh ảnh hưởng đến W sub với nhiệt độ bay hơi t0 = -5 , nhiệt độ ngưng℃, nhiệt độ bay hơi trong

tụ tk = 45℃, nhiệt độ bay hơi trong

Hình 2.11 thể hiện mối quan hệ giữa độ quá lạnh và công thức thực hiện chu trình.Môi chất R32 có công nén lớn hơn công nén của môi chất R410A, lớn hơn 47,34% Khi

độ quá lạnh tăng lên thì cả hai môi chất R32, R410A có W không thay đổi

Hình 2.11 Ảnh hưởng độ quá lạnh đến W sub

b) Độ quá lạnh ảnh hưởng đến COP sub với nhiệt độ bay hơi t0 = -5 , nhiệt độ℃, nhiệt độ bay hơi trongngưng tụ tk = 45℃, nhiệt độ bay hơi trong

Hình 2.12 thể hiện mối quan hệ giữa độ quá lạnh và hệ số làm lạnh của chu trình

COP sub Khi không có quá lạnh thì R32 có hệ số làm lạnh lớn hơn R410A Khi độ quálạnh tăng lên 20℃, nhiệt độ bay hơi trong thì cả hai môi chất R32, R410A có COP sub tăng lên tương ứng17,77% và 22,68% Như vậy, khi độ quá lạnh tăng lên thì cả hai môi chất đều tăng lênnhưng R410A có độ tăng lên nhanh hơn R32 là 4,91%

Hình 2.12 Ảnh hưởng độ quá lạnh đến COP sub

2.2 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, nguyên lý làm việc và tính toán cho hệ thống khi quá nhiệt

2.2.1 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc, đồ thị và tính toán hệ thống khi quá nhiệt

a) Sơ đồ nguyên lý

Trên hình 2.13 thể hiện: I- máy nén lạnh; II- thiết bị ngưng tụ; III- van tiết lưu; thiết bị bay hơi; V- thiết bị quá nhiệt

V

Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khi quá nhiệt

b) Nguyên lý làm việc hệ thống

Hơi môi chất bão hòa ẩm sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi (IV) ở trạng thái áp suất

và nhiệt độ thấp được đưa qua thiết bị quá nhiệt (V) được cấp nhiệt để trở thành hơi quá

nhiệt sau đó được máy nén lạnh hút về máy nén và được nén đoạn nhiệt lên áp suất và

nhiệt độ cao trở thành hơi quá nhiệt được đưa vào thiết bị ngưng tụ, tại thiết bị ngưng tụ

môi chất được làm mát nhờ môi trường làm mát (nước hoặc không khí) ngưng tụ thành

lỏng cao áp, lỏng cao áp ra khỏi thiết bị bay hơi tiếp tục đi vào van tiết lưu (III) tại đây

quá trình tiết lưu diễn ra, áp suất và nhiệt độ giảm xuống lỏng hạ áp được đưa vào thiết

bị bay hơi, nơi đây môi chất nhận nhiệt của môi trường làm lạnh bay hơi và được hút về

máy nén tiếp tục chu trình làm lạnh

5-1: Bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt tại thiết bị bay hơid) Tính toán chu trình khi quá nhiệt

Đơn vị khối lượng lạnh riêng

(17)Trong đó:

h1’: Entanpi của hơi quá nhiệt trước khi hút về máy nén, kJ/kg

h4: Entanpi của lỏng cao áp, kJ/kg

h5’: Entanpi của lỏng sau khi tiết lưu, kJ/kgCông lý thuyết

(18)Công khi quá nhiệt

(19)