Biên soạn tài liệu giảng dạy môn kỹ thuật lạnh có phần song ngữ

CÁC CHU TRÌNH LẠNH CHU TRÌNH CARNOT Chu trình Carnot, là chu trình hoàn toànthuận nghịch, là một mô hình hoàn hảocho một chu trình làm lạnh hoạt độnggiữa hai nhiệt độ cố định, hoặc giữa

MÔN: KỸ THUẬT LẠNH

GVHD: TS LÊ XUÂN HÒA SVTH: LÊ VĂN NHỰT 12147222

ĐỖ NGỌC LẬP 09113018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

**********

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BIÊN SOẠN TÀI LIỆU GIẢNG DẠY SONG NGỮ ANH – VIỆT

MÔN: KỸ THUẬT LẠNH

GVHD: TS LÊ XUÂN HÒA SVTH: LÊ VĂN NHỰT 12147222

ĐỖ NGỌC LẬP 09113018

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm

……

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên Sinh viên: LÊ VĂN NHỰT MSSV: 12147222

ĐỖ NGỌC LẬP MSSV: 09113018

Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt Mã ngành đào tạo: 52510206

Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ đào tạo: Khóa: 12 Lớp: 129470A

TÀI LIỆU SONG NGỮ ANH – VIỆT MÔN: KỸ THUẬT LẠNH

Ngày giao nhiệm vụ đề tài:

3 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

***********

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Tên đề tài: BIÊN SOẠN TÀI LIỆU SONG NGỮ ANH – VIỆT

2 Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ

1 Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không):

2 Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Giảng viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

*************

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Tên đề tài: BIÊN SOẠN TÀI LIỆU SONG NGỮ ANH – VIỆT

2 Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ

1 Đề nghị (Cho phép bảo vệ hay không):

2 Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…

Giảng viên phản biện

(Ký & ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phảnbiện và các thành viên trong Hội đồng bảo về Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnhđúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức

Chủ tịch Hội đồng: _ _

Giảng viên hướng dẫn: _ _

Giảng viên phản biện: _ _

TP.Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2016

LỜI CẢM ƠN

Trước hết chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến TS LÊ XUÂN HÒA, thầy

là người đã tận tình hướng dẫn, dẫn dắt chúng em trong quá trình thực hiện đồ án cũng như trong quá trình học tập tại trường.

Chúng em xin cảm ơn tất cả các thầy cô của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật

Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung và quý thầy cô bộ môn Nhiệt Điện Lạnh

thuộc khoa Cơ Khí Động Lực nói riêng đã giảng dạy, chỉ bảo tận tình cho chúng

em trong suốt những năm tháng học tập dưới mái trường Đại Học Sư Phạm Kỹ

Thuật TP.HCM và cố gắng tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho chúng em hoàn thành

đồ án tốt nghiệp này.

Xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè đã luôn sát cánh ủng hộ và động viên lẫn nhau trong suốt quá trình học tập tại trường, tình cảm này sẽ luôn vững bền, lưu mãi một thời ký ức cho dù mai này mỗi người mỗi phương để đi theo lý tưởng cuộc sống của chính mình.

Tuy chúng em đã cố gắng hết năng lực để hoàn thành đồ án nhưng do thời gian và kiến thức của chúng em còn hạn chế nên có thể đồ án tốt nghiệp của chúng em còn nhiều thiếu sót nên kính mong được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn.

TP.Hồ Chí Minh, Ngày … Tháng … Năm …

Sinh viên thực hiện

COMPRESSION REFRIGERATION CYCLES……… 9

CÁC CHU TRÌNH LẠNH……… 9

CARNOT CYCLE………9

CHU TRÌNH CARNOT……… 9

THEORETICAL SINGLE-STAGECYCLE USING A PURE REFRIGERANT OR AZEOTROPIC MIXTURE……….15

CHU TRÌNH LÝ THUYẾT MỘT CẤP SỬ DỤNG MÔI CHẤT LẠNH TINH KHIẾT HOẶC HỔN HỢP ĐỒNG SÔI……… 15

LORENZ REFRIGERATION CYCLE………22

CHU TRÌNH LẠNH LORENZ……… 22

REFRIGERATION CYCLES

CARNOT CYCLE

The Carnot cycle, which is completely

reversible, is a perfect model for a

refrigeration cycle operating between

two fixed temperatures, or between two

fluids at different temperatures and each

with infinite heat capacity

Reversible cycles have two important

properties: (1) no refrigerating cycle may

have a coefficient of perfor mance higher

than that for a reversible cycle operated

between the same temperature limits, and

(2) all reversible cycles, when operated

between the same temperature limits,

have the same coefficient of

performance Proof of both statements

may be found in almost any textbook on

elementary engineering thermodynamics

CÁC CHU TRÌNH LẠNH

CHU TRÌNH CARNOT

Chu trình Carnot, là chu trình hoàn toànthuận nghịch, là một mô hình hoàn hảocho một chu trình làm lạnh hoạt độnggiữa hai nhiệt độ cố định, hoặc giữa hailưu chất ở nhiệt độ khác nhau và mỗinăng lượng nhiệt vô hạn

Các chu trình thuận nghịch có hai đặcđiểm quan trọng: (1) không có chu trìnhlàm lạnh nào có thể có hệ số làm lạnhcao hơn chu trình thuận nghịch được vậnhành giữa các giới hạn nhiệt độ giốngnhau, và (2) mọi chu trình thuận nghịch,khi vận hành với Cùng một nhiệt độ giớihạn thì có cùng hệ số làm lạnh Bằngchứng của hai phát biểu trên có thể đượctìm thấy trong hầu như bất kỳ sách giáokhoa về nhiệt động lực học kỹ thuật cơbản

Figure 5 shows the Carnot cycle on

temperature-entropy coordinates Heat is

withdrawn at the constant temperature TR

from the region to be refrigerated Heat

is rejected at the constant ambient

temperature T0 The cycle is completed

by an isentropic expansion and an

isentropic compression The energy

transfers are given by

Example 1: Determine entropy change,

work, and coefficient of performance for

the cycle shown in Figure 6

Temperature of the refrigerated space TR

is 250 K and that of the atmosphere T0 is

Hình 5 cho thấy chu trình Carnot trên

tọa độ-entropy Nhiệt được rút ra ở nhiệt

độ không đổi TR từ khu vực được làmlạnh Nhiệt nhả ra ở nhiệt độ môi trườngxung quanh xung quanh T0 Chu trìnhđược hoàn thành bởi sự gia tăng đẳngnhiệt và nén đẳng nhiệt Năng lượngtruyền đi được tính như sau

Q0 =T0(S2–S3)

Qi = TR(S1–S4)= TR(S2–S3)

Wnet = Qo–Qi Như vậy, theo phương trình (15),

T 0−T R

Ví dụ 1 : Xác định sự thay đổi entropy,

công, và hệ số làm lạnh cho chu trình thểhiện trong hình 6

Nhiệt độ của môi trường làm lạnh TR là

250 K và của không khí T0 là 300 K Tải lạnh là 125 kJ

Giải

DS = S1–S4 = Qi/T R = 125/250=

0.5kJ/ K

W=D S (T0–T R)= 0.5(300–250)= 25KJCOP = Q/(Q – Q) = Q/W = 125/25 = 5

Fig.6 Temperature-Entropy Diagram

for Carnot Refrigeration Cycle of

Example 1

Flow of energy and its area

representation in Figure 6 is:

The net change of entropy of any

refrigerant in any cycle is always zero

In Example 1 the change in entropy of

the refrigeranted space is ∆SR=

-125/250 = -0.5 k J/K and that of the

atmosphere is ∆S0 =125/250 = 0.5 k J/

K The net change in entropy of the

isolated system is ∆Stotal = ∆SR + ∆S0 =0

Hình 6 Đồ thị nhiệt độ Entropy cho Chu trình làm lạnh Carnot của

∆S0 =125/250 = 0.5 k J/K Sự thay đổi trong entropy của hệ thống cô lập là

∆Stotal = ∆SR + ∆S0 = 0

Fig.7 Carnot Vapor Compression

Cycle

Hình 7 Chu trình nén hơi Carnot

 The Carnot cycle in Figure 7

shows a process in which heat is

added and rejected at constant

pressure in a two-phase region of

a refrigerant

 Saturated liquid at state 3 expands

isentropically to the low

temperature and pressure of the

cycle at state d

 Heat is added isothermally and

isobarically by evaporating the

liquid phase refrigerant from state

d to state 1

 The cold saturated vapor at state 1

is compressed isentropically to the

high temperature in the cycle at

state b However the pressure at

state b is below the saturation

pressure corresponding to the high

temperature in the cycle

 The compression process is

completed by an isothermal

compression process from state b

to state c

 The cycle is completed by an

isothermal and isobaric heat

rejection or condensing process

from state c to state 3

 Chu trình Carnot trong Hình 7 chothấy một quá trình trong đó nhiệt được thêm vào và loại bỏ ở áp suất không đổi trong vùng hai phacủa chất làm lạnh

 Chất lỏng bão hòa ở trạng thái 3

mở rộng theo hướng đẳng nhiệtđến nhiệt độ thấp và áp suất của chu trình tại trạng thái d Nhiệt được thêm đẳng nhiệt và đẳng áp bằng cách làm bay hơi lỏng môi chất lạnh từ trạng thái d đến trạng thái 1

 Hơi bão hòa lạnh ở trạng thái 1 được nén đẳng entropy đến nhiệt

độ cao trong chu trình tại trạng thái b

 Tuy nhiên, áp suất ở trạng thái b thấp hơn áp suất bão hòa tương ứng với nhiệt độ cao trong chu trình

 Quá trình nén được hoàn thành bởi một quá trình nén đẳng nhiệt

từ trạng thái b đến trạng thái c

 Chu trình được hoàn thành bằngquá trình đẳng áp hoặc đẳng nhiệt

từ trạng thái c đến trạng thái 3

 Applying the energy equation for

a mass of refrigerant m yields

(allwork and heat transferare

THEORETICAL

SINGLE-STAGECYCLE USING A PURE

REFRIGERANT OR AZEOTROPIC

MIXTURE

 A system designed to approach

the ideal model shown in Figure 7

is desirable

 A pure refrigerant or an

azeotropic mixture can be used to

maintain constant temperature

during the phase changes by

maintaining a constant pressure

 Because of such concerns as high

initial cost and increased

maintenance requirements, a

practical machine has one

compressor instead of two and the

expander (engine or turbine) is

replaced by a simple expansion

valve The valve throttles the

refrigerant from high pressure to

low pressure

CHU TRÌNH LÝ THUYẾT MỘT CẤP SỬ DỤNG MÔI CHẤT LẠNH TINH KHIẾT HOẶC HỔN HỢP

ĐỒNG SÔI

 Một hệ thống được thiết kế để tiếpcận mô hình lý tưởng thể hiện trong hình 7 là mong muốn

 Một chất làm lạnh tinh khiết hoặc một hỗn hợp đồng sôi có thể được

sử dụng để duy trì nhiệt độ không đổi trong giai đoạn thay đổi bằng cách duy trì một áp suất không đổi

 Do những mối quan tâm như chi phí ban đầu cao và yêu cầu bảo trìtăng lên, máy thực tế có một máy nén thay vì hai và máy giãn nở (động cơ hoặc tuabin) được thay bằng một van giản nở đơn giản Van tiết lưu môi chất lạnh từ áp suất cao đến áp suất thấp

Fig.8 Theoretical Single-Stage Vapor

Compression Refrigeration Cycle

 Figure 8 shows the theoretical

single-stage cycle used as a model

for actual systems

 Applyingthe energy equationfor a

mass ofrefrigerant m yields.

Hình 8 Chu trình máy lạnh nén hơi một cấp lý thuyết

 Hình 8 cho thấy chu trình một cấp

lý thuyết được sử dụng làm mô hình cho các hệ thống thực tế

 Áp dụng phương trình năng lượngcho một khối lượng chất làm lạnh

m năng suất

4Q1 = m(h1–h4)

1W2 = m(h2–h1)

2Q3 = m(h2–h3)

h3 = h4

 The constant enthalpy throttling

process assumes no heat transfer

or change in potential or kinetic

energy through the expansion

The theoretical compressor displacement

CD (at 100% volumetric efficiency), is:

CD = mv3

which is a measure of the physical size

or speed of the compressor required to

handle the prescribed refrigeration load

E

xample 2 A theoretical single-stage

cycle using R-134a as the refrigerant

operates with a condensing temperature

of 30°C and an evaporating temperature

of -20°C The system produces 50 kW of

refrigeration

Determine (a) the thermodynamic

property values at the four main state

points of the cycle, (b) the coefficient of

performance of the cycle, (c) the cycle

Ví dụ 2 Một chu trình một cấp lý

thuyết sử dụng R-134a làm môi chấtlạnh hoạt động với nhiệt độ ngưng tụ

là 30 ° C và nhiệt độ bay hơi từ -20 °

C Hệ thống này sản xuất 50 kW điệnlạnh

Xác định (a) các thông số trạng tháitại bốn điểm chính của chu trình, (b)

hệ số làm lạnh của chu trình, (c) hiệusuấtcủa chu trình, và (d) lưu lượng

Figure 9 shows a schematic p-h diagram

for the problem with numerical property

data Saturated vapor and saturated liquid

properties for states 1 and 3 are obtained

from the saturation table for R-134a in

v4 = vf + x4(vg – vf) = 0.0007374 +0.3187 (0.14744 – 0.0007374) = 0.04749

Properties for superheated vapor at state

2 are obtained by linear interpolation of

the superheat tables for R-134a in

Chapter 20 Specific volume and specific

entropy values for state 4 are obtained by

determining the quality of the

liquid-vapor mixture from the enthalpy

State t, 0 C P, kPa P, kPa V

(d) The mass flow of refrigerant is

obtained from an energy balance on the

Thông số trạng thái hơi quá nhiệt ở trạngthái 2 được thu được bằng cách nội suytuyến tính của các bảng quá nhiệt cho R-134a trong Chương 20 , thể tích riêng vàentropy riêng cho trạng thái 4 được xácđịnh theo độ khô của hổn hợp hơi lỏngthông qua enthalpy

(d) Lưu lượng môi chất lạnh được xácđịnh từ cân bằng năng lượng trên thiết bịbay hơi

The saturation temperatures of the

single-stage cycle have a strong

influence on the magnitude of the

coefficient of performance This

influence may be readily appreciated by

an area analysis on a

temperature-entropy (T-s) diagram The area under a

reversible process line on a T-s diagram

is directly proportional to the thermal

energy added or removed from the

working fluid This observation follows

directly from the definition of entropy

[see Equation (8)]

Fig.10 AreasonT-s Diagram

Representing Refrigerating Effectand

Work Suppliedfor Theoretical Single

Stage Cycle

Nhiệt độ bão hòa của chu trình một cấp

có ảnh hưởng mạnh đến độ lớn của hệ

số làm lạnh Ảnh hưởng này có thể dễdàng đánh giá theo phân tích diện tíchvùng trên đồ thị entropy nhiệt độ (T-s).Diện tích phía dưới đường quá trìnhthuận nghịch trên đồ thị T-s tỉ lệ thuậnvới nhiệt lượng được cấp vào hoặc lấy đikhỏi lưu chất công tác Các lưu lượngdang nghiên cứu được xác định trực tiếp

từ định nghĩa cua entropy ( xem phươngtrình 8 )

Hình 10 các điểm trên đồ thị Tsthể hiện công và hiệu suất cung cấp cho chu trình lạnh lý thuyết

In Figure 10 the area representing Qo is

the total area under the constant pressure

curve between states 2 and 3 The area

representing the refrigerating capacity Qi

is the area under the constant pressure

line connecting states 4 and 1 The net

work required Wnet equals the

difference (Qo-Qi), which is represented

by the shaded area shown on Figure 10

Because COP=Qi/Wnet, the effect on

the COP of changes in evaporating

temperature and condensing temperature

may be observed For example, a

decrease in evaporating temperature TE

significantly increases Wnet and slightly

decreases Qi An increase in condensing

temperature TC produces the same

results but with less effect on Wnet.

Therefore, for maximum coefficient of

performance, the cycle should operate at

the lowest possible condensing

temperature and at the maximum

possible evaporating temperature

Trong Hình 10, diện tích biểu diễn Qo là

tổng diện tích dưới đường áp suấtkhôngđổi giữa các trạng thái 2 và 3 Diện tích

biểu diễn công suất lạnh Qi là diện tích

dưới đường ap suất không đổi nối trạngthái 4 và 1 Công chu trình Wnet tương

đương với độ chênh(Qo-Qi), được thể

hiện bằng diện tích tô bống trên hình 10

Vì COP=Qi/Wnet, có thể quan sát thấy

ảnh hưởng của COP đối với sự thay đổinhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ Ví

dụ, sự giảm nhiệt độ bay hơi TE làm tăng đáng kể Wnet và giảm nhẹ Qi Tăng nhiệt độ ngưng tụ TC tạo ra những kết

quả tương tự nhưng không ảnh hưởng

đến Wnet Do đó, đối với hệ số hiệu suất

tối đa, chu trình hoạt động ở nhiệt độngưng tụ thấp nhất và ở nhiệt độ bay hơitối đa có thể

LORENZ REFRIGERATION

CYCLE

The Carnot refrigeration cycle includes

two assumptions which make it

impractical The heat transfer capacity of

the two external fluids are assumed to be

infinitely large so the external fluid

temperatures remain fixed at T0 and TR

(they become infinitely large thermal

reservoirs) The Carnot cycle also has no

thermal resistance between the working

refrigerant and the external fluids in the

two heat exchange processes As a result,

the refrigerant must remain fixed at T0 in

the condenser and at TR in the

evaporator

The loren cycle eliminates the first

restriction in the carnot cycle and allows

the temperature of the two external fluids

to vary during the heat exchange The

second assumption of negligible thermal

resistance between the working

refrigerant and the two external fluids

remains

Therefor the refeigerant temperature

must change during the two heat

exchange processes to equal the

changing temperature of the external

fluids

CHU TRÌNH LẠNH LORENZ

Chu trình lạnh Carnot bao gồm hai giảthuyết làm cho nó không thực tế khảnăng trao đổi nhiệt của hai môi chất bênngoài được giả thuyết là lớn vô hạn nênnhiệt độ của môi chất bên ngoài vẫn cố

định ở T0và TR (chúng sẽ trở thành

nguồn nhiệt lớn vô hạn) Chu trìnhCarnot cũng không có sức cản nhiệt giữamôi chất lạnh làm việc và môi chất bênngoài trong hai quá trình trao đổi nhiệt

Do đó, môi chất lạnh phải giữ cố định ở

T0 trong bình ngưng và tại TR trong thiết

Chính vì vậy ,nhiệt độ môi chất lạnh phảithay đổi trong quá trình trao đổi nhiệtbằng với nhiệt độ thay đổi của hai môichất bên ngoài

This cycle is completely reversible when

operating between two fluids, each of

which has a finite but constant heat

capacity

Fig.11 Processes of Lorenz

Refrigeration Cycle

Figure 11 is a schematic of a Lorenz

cycle Note that this cycle does not

operate between two fixed temperature

limits Heat is added to the refrigerant

from state 4 to state 1 This process is

assumed to be linear on T-s coordinates,

which represents a fluid with constant

heat capacity The temperature of the

refrigerant is increased in an isentropic

compression process from state 1 to state

2

Chu trình này hoàn toàn thuận nghịchkhi làm việc giữa hai môi chất , mỗi môichất có một hạn chế nhưng nhiệt dungriêng ổn định

Hình 11 Các quá trình của chu trình lạnh Lorenz

Hình 11 là đồ thị của chu trình Lorenz Lưu ý rằng chu trình này không hoạt động giữa hai giới hạn nhiệt độ cố định Nhiệt được thêm vào môi chất lạnh từ trạng thái 4 đến trạng thái 1 Quá trình

này được giả định là tuyến tính trên đồ

thị T-s , đại diện cho một chất lỏng có công suất nhiệt ổn định Nhiệt độ của chất làm lạnh tăng lên trong quá trình nén đẳng nhiệt từ trạng thái 1 đến trạng thái 2

Process 2-3 is a heat ejection process in

which the refrigerant temperature

decreases linearly with heat transfer The

cycle is concluded with an isentropic

expansion process between states 3 and

4

The heat addition and heat rejection

processes are parallel so the entire cycle

is drawn as a parallelogram on T-s

coordinates A Carnot refrigeration cycle

operating between T0 and TR would lie

between states 1, a, 3, and b The Lorenz

cycle has a smaller refrigerating effect

than the Carnot cycle and more work is

required However this cycle is a more

practical reference to use than the Carnot

cycle when a refrigeration system

operates between two single- phase

fluids such as air or water

The energy transfers in a Lorenz

refrigeration cycle are as follows, where

DT is the temperature change of the

refrigerant during each of the two heat

exchange processes

Quá trình 2-3 là quá trình nén đẳng nhiệt,trong đó nhiệt độ môi chất làm lạnh giảmtuyến tính với sự trao đổi nhiệt Chutrình được kết luận với một quá trình mởrộng đẳng nhiệt giữa các trạng thái 3 và4

Quá trình cấp nhiệt và quá trình nhảnhiệt là song song nên toàn bộ chu trìnhđược vẽ như là một hình bình hành trêntọa độ T-s Một Chu trình làm lạnhkhông vận hành giữa T0 và TR sẽ nằmgiữa các trạng thái 1, a, 3 và b Chu trìnhLorenz có hiệu quả làm mát nhỏ hơn chutrình Carnot và đòi hỏi nhiều công hơn.Tuy nhiên chu trình này là một thamkhảo thực tế hơn dể sử dụng hơn chutrình Carnot khi hệ thống làm lạnh hoạtđộng giữa hai môi chất một giai đoạnnhư không khí hoặc nước

Việc truyền năng lượng trong chu trìnhlàm lạnh Lorenz như ở dưới đây, trong

đó DT là sự thay đổi nhiệt độ môi chất

lạnh trong mỗi quá trình trao đổi nhiệt

Example 3 Determine the entropy

change, the work required, and the

coefficient of performance for the

Lorenz cycle shown in Figure 11 when

the temperature of the refrigerated space

is TR = 250 K, the ambient temperature

is T0 = 300 K, the DT of the refrigerant

is 5 K and the refrigeration load is 125

Note that the entropy change for the

Lorenz cycle is larger than for the Carnot

cycle at the same temperature levels and

the same capacity (see Example 1)

That is, the heat rejection is larger and

the work requirement is also larger for

the Lorenz cycle

độ của không gian làm lạnh là TR= 250

K, nhiệt độ môi trường là T0= 300 K, DTcủa chất làm lạnh là 5 K và tải lạnh là

125 kJ

Giải:

QO = TO+T2S=

300+2.50.5051= 152.78kJWnet = QO–QR = 152.78–125= 27.78kJ

Lưu ý rằng sự thay đổi entropy cho chutrình Lorenz lớn hơn chu trình Carnot ởcùng một mức nhiệt độ và công suất nhưnhau (xem ví dụ 1)

Nghĩa là việc loại bỏ nhiệt độ lớn hơn vàyêu cầu công việc cũng lớn hơn cho chutrình Lorenz

This difference is caused by the finite

temperature difference between the

working fluid in the cycle compared to

the bounding temperature reservoirs

However, as discussed previously, the

assumption of constant temperature heat

reservoirs is not necessarily a good

representation of an actual refrigeration

system because of the temperature

changes that occur in the heat

exchangers

Sự khác biệt này là do độ chênh nhiệt độhữu hạn giữa môi chất công tác trongchu trình so với nhiệt độ môi trườngxung quanh

Tuy nhiên, như đã thảo luận trước đây,giả thuyết về nguồn nhiệt có nhiệt độkhông đổi là không cần thiết để thể hiệncho một hệ thống làm lạnh thực tế donhững thay đổi nhiệt độ xảy ra trong cácthiết bị trao đổi nhiệt

Chương 9 – Môi chất lạnh

Sau khi nghiên cứu xong chương này, bạn có thể:

• Nhận diện các loại bình chứa môi chất lạnh còn hoặc không còn sử dụng được vàcác môi chất phải thu hồi

• Giải thích màu sắc và sức chứa của bình chứa môi chất lạnh

• Hiểu được sự khác biệt giữa các môi chất lạnh đồng sôi, không đồng sôi và môichất lạnh tinh khiết

• Nắm được kí hiệu đặt tên môi chất lạnh, định nghĩa EPA và các ứng dụng của môichất lạnh

• Sử dụng quy trình phù hợp để tránh sự nguy hiểm của môi chất lạnh

Từ mới:

• Đồng sôi Bình chứa không tái sử dụng Bảng bão hòa

• CFC, HCFC, HFC Cất phân đoạn Đường nhiệt độ

• Không khí sạch Sự giãn nở thủy tĩnh Sóng siêu âm

• Đĩa an toàn bình chứa Hỗn hợp Cột nước

• Ống nhúng Bình chứa có thể nạp lại Không đồng sôi

Bình chứa môi chất lạnh

Môi chất lạnh được nạp trong các loại bình chứa không thể nạp lại và loại có thể nạp lạivới nhiều kích thước khác nhau để đáp ứng với tiêu chuẩn của Cơ quan Vận tải Môi chấtlạnh đều rất quan trọng trong tất cả các hệ thống làm lạnh Mỗi môi chất lạnh là một chấthóa học đặc biệt được thiết kế cho từng ứng dụng đặc biệt, và các môi chất lạnh mới đangđược phát hiện mỗi ngày

Bình chứa còn sử dụng được

Bình chứa môi chất lạnh còn sử dụng được đều có công suất lớn và được thực hiện chocác ứng dụng lặp đi lặp lại Các bình chứa này phải được kiểm định 5 năm một lần vàmỗi bình chứa được gán một màu sắc đặc trưng riêng Không được phép tin vào màu sắcbình chứa bởi vì “màu xanh” cũng có nhiều sắc thái khác nhau Tên thương mại và kíhiệu R-số kèm theo đều được hiển thị trên mỗi bình chứa

Các bình chứa thu hồi

Bình chứa thu hồi là những bình chứa gồ ghề và còn sử dụng được EPA được chỉ định rõmàu vàng ở phía trên và bên vai của bình chứa, màu xám ở phía dưới Các bình chứathuộc loại này có hai van, sử dụng cho môi chất dạng lỏng hoặc dạng hơi mà không cầnlật ngược bình chứa

Dung tích của bình chứa môi chất lạnh

Các bình chứa được điền đầy tối đa 85% dung tích của bình 15 phần trăm phần còn lạiđược sử dụng cho việc giãn nở thủy tĩnh của môi chất dạng lỏng

Bình chứa có một van đặc biệt với một ống nhúng dài cho phép lựa chọn môi chất dạnglỏng hoặc hơi trong khi bình chứa vẫn để thẳng đứng Nếu nhiệt độ bình chứa tăng đến

165 độ F, thiết bị an toàn sẽ được kích hoạt để giải phóng áp suất bình chứa nhằm đảmbảo an toàn

Bình chứa được nạp quá áp

Khi một bình chứa được nạp quá đầy, sự giãn nở thủy tĩnh có thể làm nổ bình chứa Mỗibình chứa được đánh dấu rõ ràng với kí hiệu R-số kèm theo và sức chứa bằng đơn vịPound khi nạp đầy (85%) “Gross” có nghĩa là trọng lượng cả bình và sức chứa khi nạpđầy “Tare” có nghĩa là cân bì, tức chỉ tính trọng lượng bình chứa “Net” có nghĩa làtrọng lượng môi chất thực tế mà bình có thể chứa

Bình chứa không thể sử dụng được

Luật Liên bang cấm tái sử dụng các loại bình chứa không còn sử dụng được bởi vì tínhchất nguy hiểm của nó Kim loại thì mỏng, không được xử lý và bị gỉ khi tiếp xúc vớikhông khí và hơi ẩm Bình chứa loại chỉ sử dụng một lần thường được nạp sẵn môi chấtlạnh với khối lượng từ 30 đến 50 Pound Để bình chứa thẳng đứng để thu được phần môichất lạnh ở dạng hơi còn lại và lật ngược bình để có phần môi chất lạnh dạng lỏng cònlại

Môi chất lạnh tinh khiết

Môi chất lạnh “tinh khiết” có một phân tử và không thay đổi tính chất khi sôi hoặc ngưngtụ

Môi chất lạnh đồng sôi

Môi chất lạnh đồng sôi là hỗn hợp của hai môi chất lạnh tinh khiết được kết hợp tạothành môi chất thứ ba có tính chất đặc biệt riêng

Môi chất lạnh không đồng sôi

Môi chất lạnh không đồng sôi là sự pha trộn của hai hoặc ba môi chất lạnh khác nhau màkhông hình thành nên một hỗn hợp đồng sôi Những môi chất lạnh kiểu mới này khôngphá hoại tầng ô zôn, không có một áp suất đặc biệt cho mỗi nhiệt độ Chúng biểu thị cảnhiệt độ và cất phân đoạn

Kí hiệu số (R) của môi chất lạnh

Kí tự R được đặt trước chuỗi chữ số nhằm biểu thị là môi chất lạnh Khi một nhà sản xuấtgiới thiệu một môi chất lạnh với một chuỗi sản phẩm Sản phẩm mới sẽ có kí hiệu nằmtrong chuỗi kí hiệu đó Nếu một nhà sản xuất khác chấp nhận sản phẩm có cùng thànhphần đó thì sản phẩm đó phải được đánh cùng số đó Nếu thành phần sản phẩm giốngnhau nhưng khác nhau về phần trăm khối lượng thì phải thêm một khí tự trong bảng kí tựAn-pha theo sau kí tự chữ số đó Việc sử dụng kí hiệu đánh số R-số kèm theo làm giảm

sự nổi bật của các tên nhãn hàng cá nhân

Phân tử CFC bao gồm Clo, Flo và Cabon Loại môi chất này thường rất ổn định và

không bị phá vỡ dễ dàng khi giải phóng ra khí quyển Các phân tử CFC kết hợp cùngnhau qua 40 năm và kéo nhau lên đến tầng Ozon trước khi bị phá vỡ Tầng Ozon bảo vệtrái đất khỏi các tia cực tím và phân tử Clo có thể hủy diệt 100,000 phân tử Ozon Hơn 70quốc gia trên thế giới đã ký xác nhận một thỏa thuận ngừng sản xuất CFCs bắt đầu từngày 1 tháng 1 năm 1996

Phân tử HCFC có tính chất ổn định thấp hơn so với phân tử CFC và ít nguy hiểm đối vớimôi trường khí quyển HCFCs chứa Hydro nên tạo ra phân tử có tính ít ổn định Cácphân tử HCFCs nhanh chóng bị phá vỡ khi giải phóng ra môi trường khí quyển Vàongày 1 tháng 1 năm 2010, HCFCs không được phép sử dụng trong các thiết bị mới Sảnphẩm sẽ tiếp tục công tác sửa chữa cho đến ngày 1 tháng 1 năm 2020