Máy lạnh hấp thụ

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.