Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật - Chương 12: Chu trình máy lạnh và bơm nhiệt - Nguyễn Thị Minh Trinh

1/16/2015 CHƯƠNG 12: CHU TRÌNH MÁY LẠNH VÀ BƠM NHIỆT 1 thermodynamics NỘI DUNG CHÍNH 12.1 Khái niệm 12.2 Chu trình thiết bị lạnh làm lạnh bằng hơi a) Chu trình lạnh với hơi vào máy nén là hơi bão hòa khô b) Chu trình lạnh có QT quá nhiệt trong TB bay hơi c) Chu trình lạnh có QT quá lạnh trong TB ngưng tụ d) Chu trình lạnh có QT quá lạnh và QT quá nhiệt sử dụng TB hồi nhiệt *Các nội dung tham khảo thêm 2 thermodynamics 1 1/16/2015 12.1 Khái niệm  Máy lạnh  Bơm nhiệt Qk Qk W W Qo Qo 3 thermodynamics 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi  Môi chất làm việc:  R11 (CCl3F), R12 (CCl2F2): nhóm CFC (Chlorofluorocarbons)  R123, R123a, R22 (CHClF3): nhóm HCFC (Hydrochlorofluorocarbons)  R134a: nhóm HFC (hydrofluorocacbons)  R410A (R32 – R125), R407C (R32 – R125 – R134a): nhóm TNL loại hòa trộn.  Các TNL tự nhiên: NH3; H2O; CO2  Các thiết bị trong máy lạnh:  Máy nén.  TB ngưng tụ (dàn nóng, dàn ngưng, bình ngưng).  TB bay hơi (dàn lạnh, bình bay hơi).  Van tiết lưu. 4 thermodynamics 2 1/16/2015 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi 5 thermodynamics 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi  Chu trình lạnh với hơi vào máy nén là hơi bão hòa khô 6 thermodynamics 3 1/16/2015 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi a) Chu trình lạnh với hơi vào máy nén là hơi bão hòa khô Nén TNL QT ngưng tụ QT tiết lưu QT bay hơi QT 1 → 2 QT 2 → 3 QT 3 → 4 QT 4 → 1 Chu trình s = s p = p i = i p = p , t = t 풊 − 풊 1 2 2 3 3 4 1 4 1 4 휺 = ퟏ ퟒ 풊 − 풊 q12 = 0 │q23│= i2 – i3 q34 = 0 q41= i1 – i4 ퟐ ퟏ │wkt12│= i2 – i1 wkt23 = 0 wkt34 = 0 wkt41 = 0 Năng suất lạnh: Qo = Gtn.q41 Công nén: W = Gtn.│wkt12│ Gtn: lưu lương TNL (kg/s) 7 thermodynamics 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi P12.1: Khảo sát một máy lạnh làm việc với tác nhân là R22. Tác nhân lạnh vào thiết bị bay hơi có nhiệt độ - 5oC và vào máy nén ở trạng thái bão hòa khô. Tác nhân lạnh ngưng tụ trong tại áp suất pk = 18bar. - Hãy xác định hệ số làm lạnh của máy lạnh nói trên. - Máy lạnh trên được sử dụng để làm giảm nhiệt độ của nước từ 15oC xuống còn 7oC. Biết lưu lượng nước được làm lạnh có giá trị V = 12l/s. Lượng công cấp vào cho máy nén trong 1 giờ có giá trị bằng bao nhiêu? - Nhiệt lượng máy lạnh thải ra cho nguồn nóng? (Biết nước có khối lượng riêng ρ = 998,95kg/m3, nhiệt dung riêng c = 4,191 kJ/(kg.oC) 8 thermodynamics 4 1/16/2015 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi P12.2: Hãy xác định lượng điện năng máy lạnh tiêu thụ trong một ngày (24 giờ) biết: - Máy lạnh nói trên được sử dụng để duy trì nhiệt độ trong phòng ổn định tại 20oC. - Tổng nhiệt lượng xâm nhập từ bên ngoài và phát sinh từ các vật bên trong phòng có giá trị 10kW. - Máy lạnh sử dụng tác nhân lạnh là R22, bay hơi tại nhiệt độ 10oC và ngưng tụ tại áp suất 16 bar. Hơi vào máy nén ở trạng thái bão hòa khô. 9 thermodynamics 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi b) Chu trình lạnh có QT quá nhiệt trong TB bay hơi:  Trạng thái TNL vào máy nén là hơi quá nhiệt (t1 > t4) c) Chu trình lạnh có QT quá lạnh trong TB ngưng tụ:  Trạng thái TNL ra khỏi thiết bị ngưng tụ là lỏng chưa sôi t3 < tbh,pk 10 thermodynamics 5 1/16/2015 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi P12.3: Khảo sát một máy lạnh làm việc với tác nhân là R22, bay hơi tại áp suất po = 6bar và ngưng tụ tại áp suất pk = 16bar. Biết hơi vào máy nén có nhiệt độ 10oC. Công suất tiêu hao cho máy nén có độ lớn 10 HP. a) Xác định hệ số làm lạnh của máy lạnh. b) Máy lạnh nói trên được sử dụng để làm lạnh nước. Nhiệt độ nước vào và ra khỏi thiết bị bay hơi lần lượt là 15oC và 7oC. Xác định lưu lượng nước được làm lạnh? Biết nhiệt dung riêng của nước c = 4,191 kJ/(kgoC) 11 thermodynamics 12.2 Chu trình thiết bị làm lạnh bằng hơi d) Chu trình lạnh có QT quá lạnh và QT quá nhiệt sử dụng TB hồi nhiệt Nén TNL QT ngưng tụ QT tiết lưu QT bay hơi Quá lạnh Quá nhiệt QT 1’ → 2 QT 2 → 3 QT 3’ → 4 QT 4 → 1 QT 3 →3’ QT 1→1’ s1’ = s2 p2 = p3 i3’ = i4 p1 = p4, t1 = t4 p3 = p3’ p1 = p1’ Q1’2 = 0 │q23│= i2 – i3 q34 = 0 q41= i1 – i4 PTCBNL: i – i = i – i │wkt1’2│= i2 – i1’ wkt23 = 0 wkt34 = 0 wkt41 = 0 1’ 1 3 3’ 풊 − 풊 휺 = ퟏ ퟒ 풊ퟐ − 풊ퟏ′ Năng suất lạnh: Qo = Gtn.q41 Công nén: W = Gtn.wkt1’2 12 thermodynamics 6 1/16/2015 *Các nội dung tham khảo thêm  Sinh viên tìm hiểu thêm các nội dung:  Hệ thống máy lạnh sử dụng không khí làm tác nhân lạnh.  Máy lạnh nhiều cấp.  Bơm nhiệt. 13 thermodynamics 7