Máy lạnh hấp thụ

MỞ ĐẦU Khi vận hành máy lạnh hấp thụ, có một điểm khác biệt hết sức quan trọng so với máy lạnh nén hơi là khởi động rất chậm. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến việc điều chỉnh phụ tải của máy bằng cách ngừng máy. Đề tài tập trung nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt và sự phân bố nhiệt độ trong quá trình khởi động của máy lạnh hấp thụ nhằm làm cơ sở cho việc tính toán, tìm các biện pháp giảm thời gian khởi động và đưa ra chế độ vận hành tối ưu cho máy lạnh hấp thụ. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ 1.1. Chu trình lý thuyết Về cơ bản, máy lạnh hấp thụ cũng giống như máy lạnh nén hơi, chỉ khác là thay máy nén hơi dùng điện bằng cụm “máy nén nhiệt” dùng nhiệt của nguồn gia nhiệt. Cụm “máy nén nhiệt” bao gồm: thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch. 1.2. Ưu nhược điểm của MLHT Ưu điểm lớn nhất là sử dụng chủ yếu nguồn nhiệt năng có nhiệt độ không cao (80  150)0C để hoạt động. Vì thế, máy lạnh hấp thụ góp phần vào việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng khác nhau: năng lượng mặt trời, khói thải, hơi trích . Một ưu điểm nữa là có rất ít chi tiết chuyển động, bộ phận chuyển động duy nhất là bơm dung dịch. Vì vậy, máy lạnh hấp thụ vận hành đơn giản, độ tin cậy cao, máy làm việc ít ồn và rung. Trong vòng tuần hoàn môi chất, không có dầu bôi trơn nên bề mặt các thiết bị trao đổi nhiệt không bị bám dầu làm nhiệt trở tăng . . . .

doc10 trang | Chia sẻ: tlsuongmuoi | Ngày: 19/07/2013 | Lượt xem: 212 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Máy lạnh hấp thụ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Më §ÇU Khi vËn hµnh m¸y l¹nh hÊp thô, cã mét ®iÓm kh¸c biÖt hÕt søc quan träng so víi m¸y l¹nh nÐn h¬i lµ khëi ®éng rÊt chËm. §iÒu nµy ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn viÖc ®iÒu chØnh phô t¶i cña m¸y b»ng c¸ch ngõng m¸y. §Ò tµi tËp trung nghiªn cøu qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt vµ sù ph©n bè nhiÖt ®é trong qu¸ tr×nh khëi ®éng cña m¸y l¹nh hÊp thô nh»m lµm c¬ së cho viÖc tÝnh to¸n, t×m c¸c biÖn ph¸p gi¶m thêi gian khëi ®éng vµ ®­a ra chÕ ®é vËn hµnh tèi ­u cho m¸y l¹nh hÊp thô. §Ò tµi gåm 47 trang: më ®Çu, 4 ch­¬ng néi dung vµ kÕt luËn, trong ®ã cã 07 biÓu b¶ng, 18 h×nh vÏ vµ ®å thÞ, 12 tµi liÖu tham kh¶o. Ch­¬ng 1: Tæng QUAN vÒ m¸y l¹nh hÊp thô 1.1. Chu tr×nh lý thuyÕt VÒ c¬ b¶n, m¸y l¹nh hÊp thô còng gièng nh­ m¸y l¹nh nÐn h¬i, chØ kh¸c lµ thay m¸y nÐn h¬i dïng ®iÖn b»ng côm “m¸y nÐn nhiÖt” dïng nhiÖt cña nguån gia nhiÖt. Côm “m¸y nÐn nhiÖt” bao gåm: thiÕt bÞ hÊp thô, b¬m dung dÞch, b×nh sinh h¬i vµ tiÕt l­u dung dÞch. 1.2. ¦u nh­îc ®iÓm cña MLHT ­u ®iÓm lín nhÊt lµ sö dông chñ yÕu nguån nhiÖt n¨ng cã nhiÖt ®é kh«ng cao (80 ¸ 150)0C ®Ó ho¹t ®éng. V× thÕ, m¸y l¹nh hÊp thô gãp phÇn vµo viÖc sö dông hîp lý c¸c nguån n¨ng l­îng kh¸c nhau: n¨ng l­îng mÆt trêi, khãi th¶i, h¬i trÝch ... Mét ­u ®iÓm n÷a lµ cã rÊt Ýt chi tiÕt chuyÓn ®éng, bé phËn chuyÓn ®éng duy nhÊt lµ b¬m dung dÞch. V× vËy, m¸y l¹nh hÊp thô vËn hµnh ®¬n gi¶n, ®é tin cËy cao, m¸y lµm viÖc Ýt ån vµ rung. Trong vßng tuÇn hoµn m«i chÊt, kh«ng cã dÇu b«i tr¬n nªn bÒ mÆt c¸c thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt kh«ng bÞ b¸m dÇu lµm nhiÖt trë t¨ng. Gãp phÇn vµo viÖc b¶o vÖ tÇng «z«n khi thay thÕ m¸y l¹nh nÐn h¬i frªon trong lÜnh vùc ®iÒu hoµ kh«ng khÝ . M¸y l¹nh hÊp thô cã nh­îc ®iÓm lµ gi¸ thµnh hiÖn nay cßn rÊt ®¾t, cång kÒnh, diÖn tÝch l¾p ®Æt lín h¬n so víi m¸y l¹nh nÐn h¬i. L­îng n­íc lµm m¸t tiªu thô còng lín h¬n v× ph¶i lµm m¸t thªm b×nh hÊp thô. Thêi gian khëi ®éng chËm, tæn thÊt khëi ®éng lín do l­îng dung dÞch chøa trong thiÕt bÞ lín. §©y chÝnh lµ nh­îc ®iÓm c¬ b¶n cña m¸y l¹nh hÊp thô mµ ®Ò tµi tËp trung nghiªn cøu gi¶i quyÕt. 1.3. M«i chÊt dïng trong m¸y l¹nh hÊp thô M¸y l¹nh hÊp thô hiÖn sö dông phæ biÕn hai lo¹i cÆp m«i chÊt l¹nh lµ NH3/H2O vµ H2O/LiBr. Ch­¬ng 2: qu¸ tr×nh khëi ®éng cña m¸y l¹nh hÊp thô 2.1. Kh¶o s¸t luËt biÕn thiªn nhiÖt ®é cña chÊt láng theo thêi gian trong chÕ ®é khëi ®éng. Víi c¸c gi¶ thiÕt khi nghiªn cøu, ®Ò tµi ®· x¸c ®Þnh hµm ph©n bè nhiÖt ®é chÊt láng theo thêi gian t(t) khi gia nhiÖt: t(t) = - ( - t0). exp(-at) = tm - (tm - t0). exp(-at) víi: tm = = ë ®©y tm = lim t(t) lµ nhiÖt ®é khi æn ®Þnh cña chÊt láng. t®¥ 2.1.1 Khi gia nhiÖt b»ng chÊt láng hoÆc khÝ nãng: Khi ®ã tm sÏ lµ nhiÖt ®é lín nhÊt cña chÊt láng ®¹t ®­îc khi æn ®Þnh, lóc t®¥ vµ tf1> tm > tf2. Trong thùc tÕ, nÕu coi lóc nhiÖt ®é chÊt láng ®¹t t(t) = 95% tm lµ æn ®Þnh, th× thêi gian ®¹t æn ®Þnh sÏ b»ng: H×nh 2.1: Qu¸ tr×nh gia nhiÖt b»ng khÝ hoÆc chÊt láng nãng. H×nh 2.2: Qu¸ tr×nh gia nhiÖt m«i chÊt b»ng ®iÖn t0 = ln = (ln+3) [coi ln(1 – 0,95)-1 » 3] 2.1.2 Khi gia nhiÖt b»ng bé nung ®iÖn Khi ®ã tm lµ nhiÖt ®é lín nhÊt cña chÊt láng ®¹t ®­îc khi æn ®Þnh. Thêi gian ®¹t æn ®Þnh t(t) = 0,95 tm sÏ lµ: t0 = [ln + 3] 2.1.3 NhËn xÐt + Sù thay ®æi nhiÖt ®é theo thêi gian cã d¹ng hµm mò: t(t) = tm – (tm – t0).exp(-at) + M¸y l¹nh hÊp thô cã ®é trÔ nhiÖt rÊt lín trong qu¸ tr×nh khëi ®éng do l­îng chÊt láng V chøa trong c¸c thiÕt bÞ lín. t0 = .(ln + 3) Muèn gi¶m t0, cÇn gi¶m V, gi¶m r0dFC cña thiÕt bÞ, t¨ng diÖn tÝch mÆt trao ®æi nhiÖt F1 hoÆc t¨ng c«ng suÊt cÊp nhiÖt. 2.2. ThÝ nghiÖm trªn m¸y l¹nh hÊp thô DIDACTA T108/6D (ý) 2.2.1. CÊu tróc cña m¸y l¹nh hÊp thô NH3/H2O T108/6D H×nh 2.3: CÊu tróc cña m¸y H×nh 3.4: S¬ ®å hÖ thèng thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é TiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®o kho¶ng thêi gian ®Ó nhiÖt ®é phßng thay ®æi 10C 2.2.2. KÕt qu¶ ®o 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 H×nh 3.5. Thêi gian h¹ nhiÖt ®é phßng l¹nh 2.3. NhËn xÐt Ngay sau khi khëi ®éng, thêi gian t ®Ó ng¨n l¹nh gi¶m nhiÖt ®é ®­îc 10C lµ rÊt l©u v× ph¶i mÊt thêi gian ®Ó ®un s«i dung dÞch trong b×nh sinh h¬i. Nh­ng sau khi nhiÖt ®é ng¨n l¹nh ®¹t ®­îc nhiÖt ®é 230C, qua giai ®o¹n khëi ®éng, th× thêi gian t gi¶m nhanh, æn ®Þnh vµ sau ®ã tõ tõ t¨ng dÇn. §ã lµ do ®é chªnh nhiÖt ®é cña ng¨n l¹nh vµ nhiÖt ®é bay h¬i cµng lóc cµng gi¶m. Ch­¬ng 3: c¸c biÖn ph¸p gi¶m thêi gian khëi ®éng CHO M¸y L¹nh HÊp Thô 3.1. BiÖn ph¸p kÕt hîp víi m¸y l¹nh nÐn h¬i. §èi víi c¸c hÖ thèng l¹nh hoÆc ®iÒu hßa lín cã thÓ dïng kÕt hîp m¸y l¹nh hÊp thô v¬Ý m¸y l¹nh nÐn h¬i. Do MLHT khëi ®éng chËm, qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh gi¶m phô t¶i t¨ng suÊt tiªu hao nhiÖt, nªn MLHT ®¸p øng phô t¶i nÒn, cßn m¸y l¹nh nÐn h¬i ho¹t ®éng ë t¶i ®Ønh nhän. 3.2. BiÖn ph¸p thay ®æi thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu ngËp sang kiÓu t­íi. ThiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi cã ­u ®iÓm c¬ b¶n lµ thêi gian l­u l¹i cña dung dÞch vµ l­îng dung dÞch trong thiÕt bÞ nhá, nªn kh¾c phôc ®­îc nh­îc ®iÓm c¬ b¶n cña MLHT lµ ®é trÔ nhiÖt lín, khëi ®éng chËm. Ngoµi ra, thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi cã hÖ sè truyÒn nhiÖt lín h¬n so víi chÕ ®é s«i ngËp, nªn lµm t¨ng ®­îc hiÖu qu¶ cña chu tr×nh. 3.3. Nghiªn cøu lý thuyÕt hiÖu qu¶ cña thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi so víi kiÓu ngËp So s¸nh kÕt qu¶ cña c¸c c«ng thøc thùc nghiÖm tÝnh cho hai qu¸ tr×nh bay h¬i nµy. Kh¶o s¸t dung dÞch LiBr, x = 0,40, s«i ë ts = 900C + HÖ sè to¶ nhiÖt cña thiÕt bÞ hÊp thô kiÓu t­íi: a = 1,03 ( Re .Pr .d/L)0,46 . l/d + HÖ sè to¶ nhiÖt cña qu¸ tr×nh s«i ngËp khi s«i bät Nu = 0,0871. .. . . (Pr,)-0,162 KÕt qu¶ x©y dùng ®­îc ®å thÞ theo h×nh (2.1): H×nh 2.1: HÖ sè to¶ nhiÖt cña thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi vµ kiÓu ngËp theo c«ng thøc thùc nghiÖm NhËn xÐt: Khi ®é chªnh nhiÖt ®é víi v¸ch nhá th× hÖ sè to¶ nhiÖt cña dung dÞch LiBr s«i trong TBSH kiÓu t­íi lín h¬n so víi trong TBSH kiÓu ngËp. §é chªnh nhiÖt ®é cµng t¨ng th× hÖ sè to¶ nhiÖt kiÓu t­íi gi¶m nhÑ cßn hÖ sè to¶ nhiÖt kiÓu ngËp cµng t¨ng m¹nh. Khi ®Õn mét gi¸ trÞ ®é chªnh nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh nµo ®ã (ë ®iÒu kiÖn ®ang xÐt lµ kho¶ng 5,7K) th× cã hiÖu qu¶ ng­îc l¹i. 3.4. Nghiªn cøu thùc nghiÖm vÒ thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi 3.4.1. M« h×nh thÝ nghiÖm thiÕt bÞ sinh h¬i a- ThiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu ngËp b- ThiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi H×nh 2.2: S¬ ®å thÝ nghiÖm thiÕt bÞ sinh h¬i H×nh 2.3: M« h×nh thÝ nghiÖm thiÕt bÞ sinh h¬i 3.4.2. ThÝ nghiÖm thay ®æi l­u l­îng n­íc t­íi trong thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi Kh¶o s¸t khi nhiÖt ®é n­íc gia nhiÖt kh«ng ®æi vµ b»ng 1100C KÕt qu¶ ®o l­îng n­íc ng­ng nh­ sau: A/ ThiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu ngËp: B¶ng 2.3: L­îng n­íc ng­ng thu ®­îc sau mçi lÇn ®o Thêi gian ®o t (ph) 2 5 10 15 20 L­îng n­íc ng­ng (g) 339 845 1.684 2.517 3.382 G= L­u l­îng n­íc ng­ng: » 168,8 [g/ph] B/ ThiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi: Thay ®æi l­u l­îng n­íc t­íi, ta tÝnh ®­îc: B¶ng 2.4: L­u l­îng n­íc ng­ng G (g/ph) trong thiÕt bÞ kiÓu t­íi MËt ®é t­íi G (g/ph) 30 40 50 60 70 L­u l­îng G (g/ph) 174,3 175,2 176,4 177,5 178,2 So s¸nh víi kiÓu ngËp (%) 103,3 103,8 104,5 105,2 105,6 H×nh 2.4: So s¸nh thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi vµ ngËp khi thay ®æi l­u l­îng n­íc t­íi C/ NhËn xÐt: TBSH kiÓu t­íi cã hiÖu qu¶ cao h¬n kiÓu ngËp vµ khi l­u l­îng t­íi cµng t¨ng th× hiÖu qu¶ cµng cao (t¨ng tõ 3,3% ® 5,6%). §iÒu nµy phï hîp víi lý thuyÕt, v× l­u l­îng t­íi t¨ng th× mµng n­íc cµng ch¶y rèi lµm t¨ng qu¸ tr×nh bay h¬i trªn bÒ mÆt mµng n­íc. Tuy nhiªn, l­u l­îng t­íi còng cã giíi h¹n: tèi thiÓu ph¶i ®¶m b¶o thÊm ­ít toµn bé bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt vµ tèi ®a, nÕu qu¸ sÏ trë thµnh s«i ngËp. 3.4.3. ThÝ nghiÖm thay ®æi nhiÖt ®é n­íc gia nhiÖt Kh¶o s¸t khi l­u l­îng n­íc t­íi kh«ng ®æi vµ b»ng 50 lÝt/ph T­¬ng tù , ta tÝnh ®­îc l­u l­îng n­íc ng­ng trong 2 tr­êng hîp: H×nh 2.5: L­u l­îng n­íc ng­ng thu ®­îc khi thay ®æi nhiÖt ®é nguån gia nhiÖt NhËn xÐt: Khi ®é chªnh nhiÖt ®é cña nguån n­íc nãng gia nhiÖt víi nhiÖt ®é s«i cña n­íc kh«ng lín, th× TBSH kiÓu t­íi sÏ cã hiÖu qu¶ cao h¬n so víi TBSH kiÓu ngËp. Lóc ®Çu, khi ®é chªnh nhiÖt ®é cµng t¨ng, th× hiÖu qu¶ cµng cao (t¨ng tõ 5,1% ® 6,1%), nh­ng khi t¨ng ®Õn mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh th× l¹i cã hiÖu qu¶ ng­îc l¹i. §iÒu nµy còng phï hîp víi lý thuyÕt, v× khi ®é chªnh nhiÖt ®é cña nguån n­íc nãng gia nhiÖt víi nhiÖt ®é s«i cña n­íc qu¸ cao, th× khi t­íi, n­íc kh«ng cßn ë chÕ ®é s«i trªn bÒ mÆt mµng chÊt láng mµ ®· chuyÓn sang chÕ ®é s«i bät, c¸c bät h¬i sÏ t¸ch chÊt láng ra khái bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt, t¹o ra trªn bÒ mÆt v¸ch c¸c “®iÓm kh«”, lµm gi¶m hÖ sè to¶ nhiÖt 3.5. KÕt luËn §èi víi nguån gia nhiÖt cã nhiÖt ®é thÊp, TBSH kiÓu t­íi cã hiÖu qu¶ truyÒn nhiÖt cao h¬n so víi TBSH kiÓu ngËp. Trong ph¹m vi thÝ nghiÖm, hiÖu qu¶ t¨ng ®­îc cã thÓ ®¹t ®Õn 9,5%. L­u l­îng t­íi cµng t¨ng, nhiÖt ®é cña chÊt láng gia nhiÖt cµng t¨ng (trong mét ph¹m vi nhÊt ®Þnh) th× hiÖu qu¶ cµng cao. ThiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi cßn cã mét ­u ®iÓm n÷a so víi TBSH kiÓu ngËp lµ l­îng dung dÞch chøa trong TBSH Ýt nªn gi¶m ®¸ng kÓ thêi gian khëi ®éng - ®un s«i l­îng dung dÞch chøa trong TBSH - kh¾c phôc ®­îc nh­îc ®iÓm c¬ b¶n cña m¸y l¹nh hÊp thô lµ khëi ®éng chËm vµ tæn thÊt khëi ®éng lín. §èi víi nguån gia nhiÖt cã nhiÖt ®é cao, th× kiÓu t­íi l¹i cã hiÖu qu¶ truyÒn nhiÖt thÊp h¬n so víi TBSH kiÓu ngËp do nã t¹o ra chÕ ®é s«i bät. Ngoµi ra, TBSH kiÓu t­íi kh«ng ¸p dông ®­îc cho m¸y l¹nh hÊp thô NH3/H2O v× lµm t¨ng l­îng h¬i n­íc cuèn theo h¬i am«ni¨c trong thiÕt bÞ sinh h¬i. Ch­¬ng 4: LËp Ch­¬ng Tr×nh PhÇn MÒm ThiÕt KÕ, TÝnh To¸n C¸c ThiÕt BÞ TRAO §æi NhiÖt Cña M¸y L¹nh HÊp Thô H2O/LiBr Mét CÊp Do khu«n khæ cña ®Ò tµi, nªn LuËn ¸n chØ tËp trung x©y dùng phÇn mÒm tÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt cña m¸y l¹nh hÊp thô H2O/LiBr sö dông nguån gia nhiÖt nhiÖt ®é thÊp dïng trong lÜnh vùc ®iÒu hoµ kh«ng khÝ ë ViÖt Nam, nh»m gióp c¸c nhµ kü thuËt cã thÓ thiÕt kÕ hoÆc kiÓm tra MLHT mét c¸ch nhanh chãng vµ tiÖn lîi. Dùa trªn c¬ së lý thuyÕt phÇn tÝnh to¸n chu tr×nh MLHT vµ c¸c thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt, c¸c c«ng thøc tÝnh c¸c th«ng sè nhiÖt vËt lý cña c¸c cÆp m«i chÊt ®Ó x©y dùng ch­¬ng tr×nh tÝnh to¸n. PhÇn mÒm ®­îc viÕt b»ng ng«n ng÷ lËp tr×nh Microsoft Visual Basic 6.0 . **************** KÕt LuËn 1- C¸c kÕt qu¶ ®¹t ®­îc §Ò tµi ®· ®i s©u nghiªn cøu, ph©n tÝch lý thuyÕt vµ tiÕn hµnh thùc nghiÖm qu¸ tr×nh khëi ®éng cña m¸y l¹nh hÊp thô. Do l­îng dung dÞch chøa trong thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu ngËp nhiÒu nªn thêi gian ®un s«i l­îng dung dÞch nµy l©u, v× vËy m¸y l¹nh hÊp thô cã nh­îc ®iÓm lµ khëi ®éng chËm vµ tæn thÊt khëi ®éng lín. Ngoµi c¸c biÖn ph¸p kh¾c phôc nh­îc ®iÓm nµy nh­ kÕt hîp víi m¸y l¹nh nÐn h¬i: m¸y l¹nh hÊp thô ®¸p øng phô t¶i nÒn, cßn m¸y l¹nh nÐn h¬i ho¹t ®éng ë t¶i ®Ønh nhän, ®Ò tµi ®· ®­a ra ph­¬ng ¸n gi¶m thêi gian khëi ®éng cña m¸y l¹nh hÊp thô mét c¸ch hiÖu qu¶: ®ã lµ dïng thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi ®èi víi m¸y l¹nh hÊp thô H2O/LiBr dïng nguån gia nhiÖt nhiÖt ®é thÊp thay cho kiÓu ngËp trong c¸c m¸y l¹nh th­¬ng m¹i hiÖn nay. §Ò tµi còng ®· x©y dùng ®­îc phÇn mÒm tÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt cña m¸y l¹nh hÊp thô H2O/LiBr, t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho viÖc kiÓm tra hoÆc thiÕt kÕ c¸c thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt cña m¸y l¹nh hÊp thô . 2- H­íng ph¸t triÓn cña §Ò tµi: NÕu cã ®iÒu kiÖn, ®Ò tµi sÏ nghiªn cøu tiÕp hoµn thiÖn thiÕt bÞ sinh h¬i kiÓu t­íi ®Ó cã thÓ gi¶m tèi ®a thêi gian khëi ®éng cña m¸y l¹nh hÊp thô.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docMáy lạnh hấp thụ.doc
Tài liệu liên quan