Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn Máy lạnh hấp thụ và ứng dụng Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của việc ứng dụng máy lạnh hấp thụ để phối hợp cấp lạnh và cấp nhiệt...
HUTECH i LI CAM OAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu, kt qu nêu trong Lun vn là trung thc và cha tng đc ai công b trong bt k công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rng mi s giúp đ cho vic thc hin Lun vn này đã đc cm n và các thông tin trích dn trong Lun vn đã đc ch rõ ngun gc. Hc viên thc hin Lun vn (Ký và ghi rõ h tên) TRN TRUNG KIÊN HUTECH ii LI CÁM N , các anh ch, bn bè : trng i hc K Thut Công Ngh . - Bùi Xuân Lâm . Tt c ngi thân, bn bè và đng nghip đã đng viên, giúp đ tác gi trong quá trình hc tp cng nh trong quá trình làm lun vn. Trn Trung Kiên HUTECH iii TÓM TT Vi hai u đim ln là có th hot đng bng nhng ngun nhit thi, nng lng mt tri và môi cht làm vic không gây tác hi đi vi môi trng, máy lnh hp th ngày càng đc s dng ph bin. Con ngi đã bit thay th t máy nc nóng dùng đin sang dùng nng lng mt tri đ tit kim nng lng, bo v môi trng, thc t cho thy hin nay hu ht các cn h cao cp đu lp các máy nc nóng s dng nng lng mt tri. Vì vy ý tng thay th máy lnh dùng đin sang dùng nng lng mt tri là có th kh thi. Vi ý tng đó, lun vn này tp trung nghiên cu các vn đ sau: Kt cu và nguyên lý hot đng ca máy lnh hp th và so sánh vi các loi máy lnh khác. Các ngun nng lng s dng máy lnh hp th: phân tích hiu qu, kt cu h thng. xut mô hình máy lnh hp th s dng nng lng mt tri cho cn h. Tính toán thit k s b máy lnh hp th H 2 So sánh hiu qu kinh t máy lnh hp th s dng nng lng mt tri vi máy lnh dùng đin cho cn h cao cp. O/LiBr làm h thng điu hòa trung tâm cho cn h cao cp. HUTECH iv ABSTRACT Compared to other types of refrigerators, absorption refrigerators show big advantages such as the required energy sources can be exhausted gas or solar energy and almost no environment pollution as a result. Recently, many types of water heaters used for houses and offices are using solar energy. Therefore, it is feasible to use the solar energy for absorption refrigerators. This project investigates the following problems: Analyze the structure and the operating principles of absorption refrigerators, and compare to other types of refrigerators. Analyze the efficiency of different power sources using for the absorption refrigerators. Propose the model of the absorption refrigerator using for house (with solar power as the power source). Calculate, design H 2 Compare the economic efficiency of solar power refrigerator and electricity power refrigerator. O/LiBr absorption refrigerator for the central air conditioning system for a luxury apartment. HUTECH v 9. Danh mc các t vit tt 10. Danh mc các bng 2.1 Bng các giá tr ca h s a ij 2.2 Bng các giá tr ca h s a [ Entanpi ca dung dch ] ij 2.3 Bng các giá tr ca h s a [ Khi lng riêng ca dung dch ] ij 2.4 Bng các giá tr ca h s a [ Entanpi ca tác nhân lnh ] ij 2.5 Bng các giá tr ca h s a [ Nhit đ bão hòa ca tác nhân lnh ] ij 2.6 Bng các giá tr ca h s bc bin [ Nng đ ca dung dch ] 3.1 Giá tr các thông s ca các trng thái đt trng. 3.2 Bng thông s bc x mt tri các vùng trên th gii. 3.3 Bng thông s bc x mt tri ti thành ph H Chí Minh 3.4 Bng thông s bc x mt tri ti Hà Ni. 11. Danh mc các biu đ, đ th, s đ, hình nh 1.1 Máy lnh hp th ca hãng Broad 1.2 Máy lnh hp th ca hãng TRANE 1.3 Máy lnh hp th ca hãng DAIKIN 1.4 Máy lnh hp th ca hãng McQuay 1.5 Máy lnh hp th ca hãng YORK 2.1 S đ nguyên lý máy lnh hp th 2.2 S đ nguyên lý máy lnh hp th mt cp 2.3 S đ nguyên lý máy lnh hp th hai cp 2.4 S đ nguyên lý máy lnh hp th ba cp 2.5 Chu trình máy lnh hp th mt cp trên đ th Dühring “Entanpi - Nhit đ - Nng đ” HUTECH vi 2.6 Chu trình máy lnh hp th mt cp trên đ th Dühring “Áp sut - nhit đ - nng đ” 2.7 Bình phát sinh. 2.8 Bình ngng t 2.9 Bình bay hi. 2.10 Bình hp th 2.11 Bình hi nhit 3.1 Chu trình máy lnh hp th trên đ th log p – T và đ th i – c 3.2 Các bng s liu v các tính cht nhit đng và các bng v các thông s nhit vt lý ca dung dch H 2 O/LiBr HUTECH 1 Chng 1 : GII THIU TNG QUAN V TÀI 1.1 t Vn T h àng ngàn nm trc, con ngi đã bit s dng bng tuyt đ bo qun thc phm và k thut làm lnh t nhiên này đc s dng đn tn đu th k 18. Nm 1834, chic máy lnh đu tiên ca th gii đc ch to bi nhà khoa hc Jacop Perskin đã đánh du bc tin mi ca con ngi trong k thut làm lnh, đó là k thut làm lnh nhân to. K t đó, k thut làm lnh này không ngng đc nghiên cu, phát trin và máy lnh không còn ch dùng đ bo qun thc phm. ã có nhiu loi máy lnh đc phát minh và ch to nh: máy lnh nén hi, máy lnh hp th, máy lnh ejector, máy lnh nhit đin trong đó, đáng c hú ý nht là loi máy lnh nén hi. Máy lnh nén hi hot đng da trên nguyên lý s dng qúa trình sôi, hóa hi và quá trình ngng t ca mt loi cht lng (tác nhân lnh) đ nhn nhit lng t đi tng cn đc làm lnh và nh ra môi trng bên ngoài vi nng lng cp vào cho chu trình làm vic là c nng. Vi rt nhiu u đim nh: h s COP (h s làm lnh) cao, kt cu nh gn, làm vic tin cy, giá thành thp, phm vi áp dng rng… máy lnh nén hi là loi máy lnh đc ch to và s dng ph bin nht so vi các loi còn li. Tuy nhiên, th gii hin ti đang đi mt vi hai vn đ ln, ô nhim m ôi trng sng và ngun du m đang cn kit, mà máy lnh nén hi là mt trong nhng yu t làm tng tính nghiêm trng ca hai vn đ này. a s các tác nhân lnh (cht CFC và HCFC) đang đc s dng trong máy lnh nén hi có tác hi phá hy tng ozone và gây hiu ng nhà kính; nng lng hot đng (c nng) ca máy lnh phn ln bt ngun t du m và vic tiêu th du m sn sinh ra các khí gây hiu ng nhà kính. Vì th, con ngi đang phi cân nhc li kh nng ng dng ca máy lnh nén hi. Có nh ng bin pháp đang đc thc hin nhm gim thiu tác hi ca vic s dng máy lnh nh: thay tác nhân lnh là cht CFC bng cht HFC; hn ch s dng du m bng cách chuyn sang s dng các dng nng lng khác nh nng lng mt tri, nng lng gió, nng lng nc… Tuy nhiên, các bin pháp trên HUTECH 2 không th đc thc hin mt cách có hiu qu trong mt sm mt chiu. Trong bi cnh đó, máy lnh hp th tr thành mt trong nhng gii pháp rt hiu qu giúp gii quyt các vn đ mà máy lnh nén hi gp phi. V nguyên lý hot đng, máy lnh hp th cng s dng qúa trình sôi, hóa hi và quá trình ngng t ca tác nhân lnh đ nhn nhit lng t vt cn làm lnh và thi ra môi trng, tuy nhiên, nng lng cp vào chu trình làm vic li là nhit nng. Máy lnh hp th có hai u đim ln là tác nhân lnh không gây tác hi đi vi môi trng và nhit lng cp vào máy lnh hp th có th ly t ngun nhit thi nh k hí x ca đng c diesel, khí x ca các lò luyn kim, nc làm mát đng c… t nng lng mt tri, t vic đt các loi nhiên liu nh tru, than bùn Thc t, máy lnh hp th đã đc phát minh t nm 1858 bi nhà khoa hc ngi Pháp Ferdinand Carré nhng đã không cnh tranh ni vi máy lnh nén hi do có nhc đim kích thc ln và h s làm lnh thp. Tuy nhiên, vi nhng u đim sn có cng s tin b ca con ngi trong k thut ch to và vt liu, ngày nay, máy lnh hp th đc sn xut rng rãi và tng bc cnh tranh vi máy lnh nén hi trong c hai lnh vc làm lnh và điu hòa không khí. Vit Nam, máy lnh hp th ch đc nhp khu và s dng rt hn ch. Nh đã nói, máy l nh hp th có th hot đng vi ngun nhit nh nng lng mt tri, khí x t các đng c diesel, nc làm mát đng c… Vì t h, mc tiêu mà đ tài hng đn là xây dng c s lý thuyt tí nh toán, thit k máy lnh hp th hot đng bng nng lng mt tri cho cn h cao cp. Kt qu nghiên cu ca đ tài có th làm nn tng cho vic tính toán h thng điu hòa không khí dng hp th s dng cho h gia đình 1.2 i tng nghiên cu ca đ tài Hin nay hu ht các h thng lnh s dng trong công nghip cng nh dân dng đu là kiu nén hi. Hàng nm, các h thng này tiêu tn mt chi phí rt ln cho nng lng hot đng và có nguy c gây ra nhiu tác đng xu đn môi trng. Vi hai u đim ln là có th hot đng bng ngun nhit t mt tri và môi cht làm vic không gây tác hi đn môi trng, máy lnh hp th rt thích hp thay HUTECH 3 th các máy lnh nén hi làm h thng điu hòa trung tâm cho các tòa nhà hoc ít nht là chy song song vi máy lnh nén hi đ tit kim nng lng và bo v môi trng. Vì th, đi tng mà đ tài này mun nghiên cu là máy lnh hp th hot đng bng ngun nhit t mt tri cho cn h cao cp 1.3 Mc tiêu ca đ tài Mc tiêu mà đ tài này hng đn là xây dng thành công mt phn c s lý thuyt tính toán thit k máy lnh hp th hot đng bng nng lng mt tri dùng vi mc đích điu hòa không khí cho cn h cao cp. T các kt qu nghiên cu ca đ tài, tin đn nghiên cu ch to máy lnh hp th s dng trong công nghip cng nh dân dng, góp phn ci thin môi trng sng ca con ngi, tit kim nng lng và thng mi hóa thit b. 1.4 Tính cp thit và tm quan trng ca đ tài Máy l nh hp th đã đc nghiên cu, ch to và thng mi hóa t lâu các nc nh M, Trung Quc, Hàn Quc, Nht Bn… nc ta, s lng các công trình nghiên cu v máy lnh hp th còn rt hn ch, các máy lnh hp th đc ch to ch yu vi mc đích thí nghim, nghiên cu ch cha có mt đn v nào có kh nng ch to máy lnh hp th vi mc đích thng mi. ây là s thua thit ca chúng ta so vi các nc. Kt qu nghiên cu ca đ tài cng vi các công trình nghiên cu khác ca các nhà khoa hc trong nc s là nn tng cho ngành ch to máy lnh hp th trong tng lai ca nc ta, giúp Vit Nam theo kp xu hng phát trin ca th gi i. 1.5 T ình hình nghiên cu trong nc và trên th gii 1.5.1 Tình hình nghiên cu trong nc Vit Nam, đã có mt s công trình nghiên cu v máy lnh hp th nh: 1. tài KH và CN cp nhà nc “Nghiên cu la chn quy trình công ngh, thit k, ch to mt s thit b lnh s dng ngun nng lng r tin ti đa phng đ phc v sn xut và đi sng” ca PGS.TS Trn Thanh K, trng i hc Bách Khoa TP.HCM. HUTECH 4 Vi đ tài này, PGS.TS Trn Thanh K đã nghiên cu và ch to thành công máy lnh hp th NH 3 /H 2 O dùng đ sn xut nc đá, s dng than cám (hoc các ph phm khác nh tru, mùn ca…) làm cht đt hot đng. Thit b thích hp ng dng cho các vùng thiu đin và có sn các ngun cht đt trên. Máy này có th sn xut nc đá cây và nc đá viên vi tc đ nhanh ch vi 4 gi, trong khi vi công ngh c nh hin nay vic này kéo dài trong 20 gi, giá thành sn xut nc đá s cng r hn so vi s dng đin. u đim ca h thng là tn dng đc ngun cht đt sn có đ hot đng, thi gian chi phí s n xut nc đá ít. Tuy nhiên, h thng li có nhc đim là kích thc ln, chi phí đ u t ban đu và chi phí bo dng ln, h s làm lnh thp, vic đt than cám to ra các khí đ c… n nay, h thng này vn cha đc ng dng trong thc t. 2. Công trình “Nghiên cu, thit k và ch to thc nghim mu máy lnh hp ph s dng nng lng mt tri vi cp môi cht là than hot tính và methanol” ca tác gi Hoàng Dng Hùng, trng i hc Bách Khoa à Nng và đng tác gi Trn Ngc Lân, S Khoa hc Công ngh Qung Tr. Vi côn g trình nghiên cu này, hai tác gi Hoàng Dng Hùng và Trn Ngc Lân đã nghiên cu ch to thành công máy lnh hp ph dùng sn xut nc đá hot đng bng nng lng mt tri. Máy lnh hp ph này có u đim là kt cu gn nh, hot đng bng nng lng mt tri nên gn nh không tn chi phí gì cho nng lng hot đng. Tuy nhiên, thit b li có nhc đim ln là ch có th làm lnh gián đon, công sut nh, chi phí cao, cng cha th ng dng vào thc t. Ngoài ra, còn có mt s công trình nghiên cu v máy lnh hp th ca các nhà khoa hc khác trong nc. 1.5.2 Tình hình nghiên cu trên th gii Trên th gii, máy lnh hp th đã đc nghiên cu, ch to t rt lâu, đc s dng rng rãi trong nhiu lnh vc. [...]... m v i nhi bình bay h m: - Máy l nh h p th c và kh ng l u so v i máy l nh cùng công su t - i máy l H s làm l nh th - C H - u so v i máy l c làm mát, th i gian kh ul i máy l ng, t n th t cho quá trình kh i H U TE Phân bi t máy l nh h p th v i máy l N i Dung - Máy L Máy L nh H p Th ng s d ng - nh hu n môi ng Tác h i x ình thu ng Nhi ng Thân thi n v i môi ng - Tác nhân l CFC và HCFC H2O/LiBr, NH3/H2O ... t li u và k thu c a máy l nh h p th nh ã u khi n, m t s m c kh c ph c Chính vì v y theo nhi u nhà khoa h c nh, th k 21 s ch ng ki n s phát tri n m nh m c a máy l nh h p th c bi t trong k thu T u hòa không khí t nh máy l nh nén h m i hóa t r t lâu và máy l nh h p th c ng ã c s d ng r ng rãi trong nhi u l c th ng v c vào c hai m c ích làm l nh và i u hòa không khí 2.1.2 Nguyên lý làm vi c c a máy l nh...5 Riêng máy i ti n r nhi máy i lên Ba n hòa ki u h s xu toàn th c, hình d th hàng b này ngày na và h s làm l c ch t th có n u là Trung Qu c, Nh Hình 1.1: Máy l Hình 1.2: Máy l TRANE c t các l nh t 35kW tr và Hàn Qu c (chi Ngu Broad Trong th su C H l v kích th H U TE s u h p th , thi 83% 6 H U TE C H Hình 1.3: Máy l Hình 1.4: Máy i hòa h th Hình 1.5: Máy i hòa h th YORK 7 1.6 Các... ng c p vào i v i máy l nh nén h là n ng thì ng nhi t c p vào bình phát sinh s COP (Coefficient of performance) H s COP i ta s d ng h C H c tính nh Công ch t dùng trong máy l nh h p th Các yêu c u i v i công ch t dùng trong máy l nh h p th H U TE 2.1.3.1 Trong máy l nh h p th , công ch t có vai trò nh n và v n chuy n nhi t t môi i c n ng c p cho b m dung d ch là ánh giá hi u q a làm vi c c a máy l nh... cao ( C H - vào da dung d ch s gây c m giác nóng, ng và các h p kim c a c thêm vào ch ng kh n ng ng mòn kim lo i c a dung d ch 2.1.4 c m c a máy l nh h p th i m: - Ngu n nhi t c ho ng máy l nh r ngu n nhi t không m t ti c sau khi ra kh i các ph t hành th p và có th c áp d ng ng, có th s d ng các ng m t tr i, khí th i t u này giúp máy l nh h p th có chi phí v n nh n - Công ch t làm vi c trong máy l nh... nhân l nh l ng th p áp và t o ra tác d ng làm l nh th p áp sinh ra t bình bay h i i vào bình h p th và d ch nghèo tác nhân l nh tr v t bình phát sinh ng t , ng t thành d ng l ng ng t , tác nhân l nh l ng i qua van ti t l áp su t và ch y vào bình bay nh n nhi t l c làm mát và n tác nhân l nh tác nhân l nh c h p th b i dung 10 nguyên lý máy l nh h p th Dung d ch giàu tác nhân l nh và hóa h bình phát sinh... công ch t ã h p th òn, r ti n và d ki m c nghiên c u và s d ng trong các máy l nh các dung d ch: NH3/H2O, H2O/LiBr, H2O/LiCl, H2O/LiClO3… nh c s d ng ph bi n C H Trong ó, NH3/H2O và H2O/LiBr là hai lo i dung d c nh t hi n nay i v i dung d ch NH3/H2O, NH3 óng vai trò là tác nhân l nh và H2O H U TE óng vai trò là ch t h p th Máy l nh h p th s d ng dung d ch NH3/H2O c ng d ng vào m c ích làm l nh do tác... l nh thông thu ng a chia thành 4 ch ng và các ph Ch ng 1: Gi Ch ng 2: Gi Ch ng 3: Tính toán thi Ch ng 4: So sánh hi ph c: tính toán thi k s b 8 Ch 2.1 ng 2: GI I THI U MÁY L NH H P TH s lý thuy t tính toán thi t k máy l nh h p th 2.1.1 Gi i thi u chung v máy l nh h p th Máy l ng c nhi C H chuy l d quá trình h H U TE qu làm l nh C Nhi t n ng c p vào ho t th ng máy l nh h p th có th c l y t hai lo i... t c u và nguyên lý ho t - Các ngu - ng c a các lo i máy l nh h p th ng s d ng máy l nh h p th xu t mô hình máy l nh h p th s d ng m t tr i phù h p cho cao c p - Tính toán thi t k s b máy l nh h p th H 2 O/LiBr làm h th ng i u hòa trung tâm cho cao c p 1.7 Gi h nc tài s xây d tài ph c s lý thuy máy l nh h p th s d ng n ng l ch 1.8 B tài dùng m H U TE ki C H - So sánh hi u qu v i vi c s d ng máy l... a h s COP n m trong kho ng t 0,6 ÷ 0,75 H U TE V m t tên g i, s d máy l nh lo i này c g i là máy l nh m t c p là vì ng v i m i chu trình, ch có m t l n di n ra quá trình phát sinh và m t l n di n ra quá trình ng ng t tác nhân l nh 2.1.5.2 Máy l nh h p th hai c p 2.1.5.2.1 và nguyên lý làm vi c Máy l nh lo i này có k t c u ng t lo i máy l nh m t c p nh ng có thêm bình phát sinh/ng ng t GC V c u t o, . trin và máy lnh không còn ch dùng đ bo qun thc phm. ã có nhiu loi máy lnh đc phát minh và ch to nh: máy lnh nén hi, máy lnh hp th, máy. Máy lnh hp th ca hãng Broad 1.2 Máy lnh hp th ca hãng TRANE 1.3 Máy lnh hp th ca hãng DAIKIN 1.4 Máy lnh hp th ca hãng McQuay 1.5 Máy