BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN QUANG THẠCH ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ STIRLING TRONG CÁC THIẾT BỊ LÀM LẠNH NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN QUANG THẠCH ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ STIRLING TRONG CÁC THIẾT BỊ LÀM LẠNH NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN QUANG THẠCH ỨNG DỤNG ĐỘNG CƠ STIRLING TRONG CÁC THIẾT BỊ LÀM LẠNH NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hƣớng dẫn khoa học: GVC TS NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH GVC ThS HOÀNG TRÍ Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2012 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: TRẦN QUANG THẠCH Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 28 – – 1981 Nơi sinh: Bình Dƣơng Quê quán: Phƣờng Dĩ An, Tx Dĩ An, T Bình Dƣơng Dân tộc: Kinh Nơi nay: 22/21 Kp Bình Minh 2, P Dĩ An, Tx Dĩ An, T Bình Dƣơng Điện thoại quan: 06503 878.020 Điện thoại nhà riêng: 06503 730.592 Fax: E-mail: Thachquang06@yahoo.com.vn II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Trung cấp Thời gian đào tạo từ 10/1999 đến 6/ 2001 Nơi học: Trƣờng Kỹ thuật Nghiệp vụ Đƣờng sắt II Ngành học: Gia công cắt gọt kim loại Đại học: Hệ đào tạo: Hệ K Thời gian đào tạo từ 10/2001 đến 4/2005 Nơi học: Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí Chế tạo máy Tên đồ án tốt nghiệp: Thiết kế Chế tạo mô hình máy ép đóng nhãn vào gạch Nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Khoa khí - Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: ThS Hồ Viết Bình III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Công việc đảm nhiệm 12/2007-04/2009 Nơi công tác Công ty Planex (Phòng nhà 5, Công viên Phần mềm Quang Trung) Trƣờng Đào tạo Kỹ thuật Bình Dƣơng 04/2009 - 01/2010 Trƣờng Đào tạo Kỹ thuật Bình Dƣơng Nhân viên Phòng Đào tạo 01/2010 đến Trƣờng TCN Việt – Hàn Bình Dƣơng Phó Trƣởng Phòng Đào tạo 6/2005 - 12/2007 i Thiết kế khuôn mẫu Giáo viên LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, Tháng 10 năm 2012 Ngƣời nghiên cứu Trần Quang Thạch ii CẢM TẠ Sau thời gian học tập, nghiên cứu làm luận văn cao học chuyên ngành khí máy, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc giúp đỡ quý báu của: - Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh - Phòng sau Đại học - Khoa Cơ khí – Chế tạo máy - Tiến Sĩ Nguyễn Ngọc Phƣơng - Tiến Sĩ Nguyễn Trƣờng Thịnh - Thạc Sĩ Hoàng Trí - Thầy Lê Kim Dƣỡng - Thầy cô tập thể lớp cao học 2009 Cơ khí Chế tạo máy Đã tận tình hƣớng dẫn, cung cấp kiến thức - tài liệu vô quý báu dìu dắt em trình thực đề tài Tp Hồ Chí Minh, Tháng 10 năm 2012 Ngƣời nghiên cứu Trần Quang Thạch iii TÓM TẮT Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu lƣợng ngày tăng Trong nguồn nhiên liệu dự trữ nhƣ than đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên thủy điện có hạn khiến cho nhân loại đứng trƣớc nguy thiếu hụt lƣợng Việc tìm kiếm khai thác nguồn lƣợng nhƣ lƣợng hạt nhân, lƣợng địa nhiệt, lƣợng gió lƣợng mặt trời hƣớng quan trọng kế hoạch phát triển lƣợng, nƣớc phát triển mà với nƣớc phát triển Ngƣời thực nghiên cứu ứng dụng động Stirling chạy nguồn nhiệt nóng nào, động thay động đốt số lĩnh vực đời sống mà lĩnh vực làm lạnh điều hoà không khí ứng dụng hấp dẫn nơi có khí hậu nóng nơi có nhu cầu làm lạnh lớn nhất, đặc biệt vùng xa xôi hẻo lánh lƣới điện quốc gia giá nhiên liệu đắt so với thu nhập ngƣời dân Luận văn “Ứng dụng động Stirling thiết bị làm lạnh” giải đƣợc phần vấn đề thiếu hụt lƣợng nhu cầu làm lạnh xã hội ngày tăng cao, sữ dụng nguồn lƣợng mặt trời nguồn lƣợng để góp phần bảo vệ môi trƣờng Động Stirling hoạt động nguồn nhiệt bên ngoài, thông qua truyền động làm quay máy nén khí thiết bị lạnh Luâ ̣n văn tƣ̀ khái quát các thiế t bi va ̣ ̀ tiế n hành tiń h toán mô ̣t mô h ình cụ thể, sâu vào tính toán chi tiế t thiết bị tiến hành thí nghiệm để đƣa đƣơ ̣c dãi nhiệt độ hoạt động động Stirling dùng làm sở để cho ̣n nguồ n nhiê ̣t cung cấ p iv ABSTRACT In the era of science and technology development, the demand for energy is increasing While which reserve fuel sources such as coal, oil, natural gas, hydroelectric and even the term cause of humanity at risk of energy shortages The search for and exploitation of new energy sources such as nuclear energy, geothermal energy, wind energy and solar energy is one of the important directions in the energy development plan, not only for the developed countries but also developing countries The research will make Stirling engine applications run on any heat source, this engine could replace the internal combustion engine in a number of areas of life that the field of refrigeration and air conditioningthe most attractive applications because where the hottest climates, where it has the greatest cooling demand, especially in remote areas without grid and fuel prices are too expensive for collectiontype of people Thesis "Application of the Stirling engine cooling devices" will solve the current energy shortage problems when cooling needs of the society is increasing, more can use the sourcesolar energy is clean energy sources to contribute to environmental protection Stirling engine works by external heat source, through the actuator turns the compressor of the refrigeration equipment Essential thesis away from the device and perform a calculation on a specific model, go deep into account every detail of the equipment and conduct experiments to come up with an operating temperature range of the engine Stirling used as a basis to select the heat source provided v MỤC LỤC Trang tựa Quyết định giao đề tài TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH x DANH SÁCH CÁC BẢNG xii Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: 1.2 NHIỆM VỤ CỦ A ĐỀ TÀ I 1.3 GIỚI HẠN ĐỀ TÀ I 1.4 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI 1.5 TÍNH THỰC TIỄN Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP LÀ M LẠNH NHÂN TẠO 2.1.1 PHƢƠNG PHÁP BAY HƠI KHUẾCH TÁN 2.1.2 PHƢƠNG PHÁP HÒA TRỘN LẠNH 2.1.3 PHƢƠNG PHÁP DÃ N NỞ KHÍ CÓ SINH NGOẠI CÔNG 2.1.4 PHƢƠNG PHÁP TIẾT LƢU KHÔNG SINH NGOẠI CÔNG VÀ HIỆU Ƣ́NG JOULE - THOMSON 10 2.1.5 PHƢƠNG PHÁP DÃ N NỞ KHÍ TRONG ỐNG XOÁ Y 11 2.1.6 HIỆU Ƣ́NG NHIỆT ĐIỆN, HIỆU Ƣ́NG PELTIER 11 2.1.7 PHƢƠNG PHÁP KHƢ̉ TƢ̀ ĐOẠN NHIỆT 12 2.1.8 BAY HƠI CHẤT LỎNG 13 2.2 KHÁI QUÁT VỀ THIẾT BI ̣ LẠNH 13 2.2.1 THIẾT BI ̣LẠNH LOẠI NÉ N HƠI 13 2.2.2 THIẾT BI ̣LẠNH LOẠI HẤP THỤ 14 2.2.3 THIẾT BI ̣LẠNH LOẠI CẶP NHIỆT ĐIỆN 14 2.3 ĐỘNG CƠ STIRLING 15 2.3.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CHUNG CỦA MỘT ĐỘNG CƠ STIRLING 15 2.3.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦ A MỘT ĐỘNG CƠ STIRLING 16 2.3.3 CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG HỌC STIRLING 18 2.3.4 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ STIRLING 19 2.3.4.1 ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU ALPHA 19 vi 2.3.4.1.1 CẤU TẠO ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU ALPHA 19 2.3.4.1.2 NGUYÊN LÝ HOA ̣T ĐỘNG ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU ALPHA 20 2.3.4.2 ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU BETA 21 2.3.4.2.1 CẤU TẠO ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU BETA 21 2.3.4.2.2 NGUYÊN LÝ HOA ̣T ĐỘNG ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU BETA 22 2.3.4.3 ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU GAMMA 23 2.3.4.3.1 CẤU TẠO ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU GAMMA 23 2.3.4.3.2 NGUYÊN LÝ HOA ̣T ĐỘNG ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU GAMMA 24 Chƣơng 27 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LÀM LẠNH 27 3.1 CẤU TẠO TỦ LẠNH NÉN HƠI VÀ NGUYÊN LÝ QUY TRÌNH LẠNH 27 3.1.1 CẤU TẠO 27 3.1.2 NGUYÊN LÝ QUI TRÌNH LẠNH 28 3.1.3 MÔI CHẤT LẠNH 28 3.2 TÍNH TOÁN TỦ LẠNH MÁY NÉN HƠI 29 3.2.1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU THIẾT KẾ TỦ LẠNH MÁY NÉN HƠI 29 3.2.2 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT, CÁCH ẨM 30 3.2.2.1 TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT 30 3.2.2.2 TÍNH HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT QUA VỎ TỦ 32 3.2.2.3 TÍNH KIỂM TRA ĐỌNG SƢƠNG BÊN NGOÀI VỎ TỦ 32 3.2.2.4 TÍNH KIỂM TRA CÁCH ẨM 33 3.2.3 TÍNH TỔN THẤT 33 3.2.3.1 TỔNG DÒNG NHIỆT TỔN THẤT 33 3.2.3.2 TÍNH DÕNG NHIỆT TỔN THẤT QUA KẾT CẤU BAO CHE Q1 34 3.2.3.3 TÍNH DÕNG NHIỆT TỎA RA DO VẬN HÀNH Q 35 3.2.4 TÍNH CHỌN MÁY NÉN 37 3.2.4.1 XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ NGƢNG TỤ t k 37 3.2.4.2 NHIỆT ĐỘ SÔI CỦ A MÔI CHẤT LẠNH t 37 3.2.4.3 NHIỆT ĐỘ QUÁ NHIỆT t qn 37 3.2.4.4 NHIỆT ĐỘ QUÁ LẠNH t ql 37 3.2.4.5 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH LẠNH 38 3.2.4.5.1 NĂNG SUẤT LẠNH RIÊNG 38 3.2.4.5.2 NĂNG SUẤT LẠNH RIÊNG THỂ TÍCH 38 3.2.4.5.3 NĂNG SUẤT LẠNH RIÊNG q k 39 3.2.4.5.4 TỈ SỐ NÉN 39 3.2.4.5.5 CÔNG NÉ N RIÊNG l 39 3.2.4.5.6 HỆ SỐ LẠNH CỦ A CHU TRÌNH 39 3.2.4.5.7 LƢU LƢỢNG QUA MÁ Y NÉ N m 39 3.2.4.5.8 NĂNG SUẤT THỂ TÍCH THƢ̣C TẾ QUA MÁ Y NÉ N Vtt 39 3.2.4.5.9 HIỆU SUẤT THỂ TÍCH CỦ A MÁ Y NÉ N λ 39 3.2.4.5.10 THỂ TÍCH NÉN LÝ THUYẾT 39 3.2.4.5.11 HIỆU SUẤT NÉ N HƢ̃ U ÍCH 39 3.2.4.5.12 CÔNG NÉ N LÝ THUYẾT N s 40 3.2.4.5.13 CÔNG NÉ N HƢ̃ U ÍCH N e 40 vii Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí Nhiệt lƣợng truyền từ cấ p nhiệt cho môi chất công tác: Qmc = 8214,9705 J ; Công thực W1 = 4.4.3 QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ ĐẲNG NHIỆT - Công đƣợc tạo giãn nở môi chất công tác P3  P2 V2 P2 2,02    1,456 at V3 r 1,387 T3 = T2 = Tmax = 600 oK Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng P.V  G.R.T  P  Với : R  G.R.T 0,002442x286,7x600 420,072   V V V 8314  286,7 29 (CT 2.4 /29/[7]) Công tạo môi chất công tác: Hình 4.1: Xác định công tăng thể tích đồ thị P – V chu trình Stirling Vmax W2   Vmin Vmax P.dv   Vmin 420,072 dv 420,072 x ln V V 0, 00189239 0,00136424  137,465 J (CT 1.38 /20/[7]) 4.4.4 QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH ĐẲNG TÍCH - Trong trình này, nhiệt truyền từ môi chất công tác đến làm mát, làm giảm nhiệt độ môi chất công tác Quá trình công thực P4  P3 T4  P3   1,456 x0,5  0,728 at T3 58 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí V3 = V4 = Vmin Công thực W3 = 4.4.5 QUÁ TRÌNH NÉN ĐẲNG NHIỆT - Trong trình nén đẳng nhiệt này, nhiệt từ môi chất công tác thoát môi trƣờng bên qua tản nhiệt Công để nén môi chất công tác có giá trị độ lớn với lƣợng nhiệt thoát từ môi chất công tác T4 = T1 = Tmin = 300 oK Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng P.V  G.R.T  P  Với : R  8314  286,7 29 G.R.T 0,002442x286,7x300 210,03642   V V V (CT 2.4 /29/[7]) Hình 4.2 : Xác định công giảm thể tích đồ thị P – V chu trin ̀ h Stirling Vmin W4   Vmax Vmin P.dv   Vmax 210,03642 dv 210,03642 x ln V V 0,00136424 0, 00189239  68,733 J (CT 1.38 /20/[7]) Toàn nhiệt lƣợng cung cấp là: QE  Qđc  2431182,264 J Nhiệt lƣợng thoát là: QC  Qtn  Qx ln  Q ptn  Qong  1232171,325  72614,0386  126634,0455  83047,184  1514466,2681 J 59 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí Hiệu suất nhiệt tính toán là:   Q QQ  E C E 2431182,264  1514466,2681  0,37828 2431182,264 Công suất động là: Wđc  W1  W2  W3  W4  137,465  68,733  68,732 J Vâ ̣y công suấ t đô ̣ng Stirling thiế t kế lớn 1,15 lầ n công suấ t đô ̣ng lắ p thiế t bi ̣la ̣nh Vâ ̣y thiế t kế là hơ ̣p lí 4.5 TÍNH TOÁN BÁNH ĐÀ Bánh đà chi tiết khí quay đƣợc sử dụng để lƣu trữ lƣợng quay Bánh đà có mômen quán tính lớn, chống lại thay đổi tốc độ quay Lƣợng lƣợng đƣợc lƣu trữ bánh đà tỉ lệ với bình phƣơng tốc độ quay Nó đƣợc sử dụng để cung cấp lƣợng liên tục cho nguồn lƣợng không liên tục Động Stirling có chu trình gồm bốn trình nhiệt động học, có trình sinh công (2 – 3) trình tiêu tốn lƣợng (4 – 1) để đảm bảo cho động hoạt động liên tục ta chọn bánh đà dạng vành có kích thƣớc đủ để tích trữ đủ lƣợng thỏa mản bất phƣơng trình: W4  EBĐ  I   W2 Tính toán động hoạt động ổn định với số vòng quay 500 vòng/phút, f = 8,333 vòng/giây 60 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí   2. f  x3,14 x8,333  52,331 rad/s  I  m rng2  rtr2 Với :  W4 = 68,733 J; W2 = 137,465 J; ρ = 7600 kg/m3 , chọn vật liệu thép cacbon; đƣờng kính rng = 140 mm; đƣờng kính rtr = 120 mm; chiều dày b = 30 mm; m  V   V   b rng2  rtr2     I   b rng4  rtr4      1  EBĐ   b rng4  rtr4    x3,14 x0,035x 0,154  0,124 x7600 x52,3312  101,1 J 4  68,733  EBĐ  101,1  137,465 Vậy chọn bánh đà có kích thƣớc nhƣ hợp lí 61 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí Chƣơng XƢ̃ LÝ DÃY SỐ LIỆU NHIỆT ĐỘ THÍ NGHIỆM 5.1 THU THẬP SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM Thí nghiệm đƣợc tiến hành từ 03/8/2012 đến 04/10/2012 thị xã Dĩ An , tỉnh Bình Dƣơng , đƣơ ̣c thƣ̣c hiê ̣n mô hình đã chế ta ̣o và du ̣ng cu ̣ đo máy đo nhiê ̣t đô ̣ Pro’sKit có mã số MT – 4001 – K – Type Thermometer, thu đƣơ ̣c bảng số liê ̣u sau: STT 10 X 26,8 27,9 32,2 34,4 35,2 36,4 37,3 38,1 39,2 40,6 Y’ 202,6 197,3 189,4 182,7 179,3 174,2 172,1 171,3 168,7 165,3 Y 336,4 332,6 329,4 327,2 325,6 322,4 319,5 317,7 314,3 309,6 Nhiê ̣t đô ̣ môi trƣờng ( C) Nhiê ̣t đô ̣ bắ t đầ u hoạt động (0C) Nhiê ̣t đô ̣ hoạt động ổn định (0C) Bảng 5.1: Số liê ̣u nhiê ̣t đô ̣ thí nghiê ̣m đo mô hình đô ̣ng Stirling chế ta ̣o Thông qua bảng kế t quả đo , nhâ ̣n xét thấ y nhiê ̣t đô ̣ đô ̣ng Stirling bắ t đầ u hoạt động nhiệt độ hoạt động ổn định phụ thuộc vào nhiê ̣t đô ̣ môi trƣờng bên 5.2 XÁC ĐỊNH DẠNG HÀM ĐẶC TRƢNG 62 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí 5.2.1 LẬP HÊ ̣ TRỤC TỌA ĐỘ OXY Do yêu cầ u đô ̣ng lắ p máy nén khí phải hoa ̣t đô ̣ng ổ n đinh ̣ nên không xét nhiê ̣t đô ̣ đô ̣ng Stirling bắ t đầ u hoa ̣t đô ̣ng mà xét mối quan hệ nhiê ̣t đô ̣ môi trƣờng bên ngoài và nhiê ̣t đô ̣ đô ̣ng Stirling hoạt động ổn định , đƣa kết điểm đo vào hệ tọa độ OXY 340 335 330 325 Y 320 315 310 305 10 20 30 40 50 X Hình 5.1: Các kết điểm đo hệ tọa độ OXY 5.2.2 LIÊN TỤC HÓA CÁC ĐIỂM Hình 5.2: Liên tu ̣c hóa các điểm đo hệ tọa độ OXY 63 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí 5.2.3 SO SÁNH VỚI ĐỒ THI ̣CÁC DẠNG PHƢƠNG TRÌNH TOÁN HỌCXÁC ĐỊNH Sau liên tu ̣c hóa các điể m t a thấ y dạng đồ thị gầ n giố ng với dạng đồ thi ̣của phƣơng trình sau: y = a.ebx + c (CT (5) /73/[8]) 5.2.4 SAN BẰNG TUYẾN TÍNH HÓA Kiểm tra khả ứng dụng dạng phƣơng trình chọn phƣơng pháp san tuyến tính hóa Để san ta đặt : X  x Y  Lg y  c  Trên đƣờng cong thƣ̣c nghiê ̣m cho ̣n3 điể m: (32,2 ; 329,4); (40,6 ; 309,6); (36,4 ; 322,4) c y1 y2  y32 329,4 x309,6  322,42   1,526 y1  y2  y3 329,4  309,6  x322,4 (CT /75/[8])  Y  Lg y  1,526 Ta đƣơ ̣c STT X x Y  Lg y  1,526 26.8 29.7 2.529 2.524 32.2 2.52 34.4 2.517 35.2 2.515 36.7 37.3 2.51 2.507 38.1 2.504 10 39.2 40.6 2.499 2.493 Biểu diễn điểm lên hệ trục tọa độ OXY Hình 5.3: Các điểm biể u diễn hệ trục tọa độ OXY 64 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí Sau san tuyến tính hóa, điểm gần nằm đƣờng thẳng nhất, phƣơng trình hồi quy phƣơng trin ̀ h đã cho ̣n 5.3 XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ HỒI QUI 5.3.1 TÍNH CÁC GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH X  N  X i  34,99 Y  N  Y  323,47 N i 1 N i 1 i 5.3.2 TÍNH GIÁ TRỊ CỦA HỆ SỐ HỒI QUI 5.3.2.1 PHƢƠNG PHÁP XẤP XỈ THEO NHƢ̃ NG ĐIỂM LƢ̣A CHỌN RIÊNG BIÊ ̣T Phƣơng trình có dạng: y = a.ebx – 1,526 (1) Trên khoảng khảo sát ta chọn cặp giá trị (x,y) thay vào phƣơng trình (1) để nhận kết tính toán tin cậy ta tiến hành tính toán kiểm tra với ba điểm lựa chọn khác nhau: 336,4  a.e26,8b  1,526  a  302,557 x , y a  1     y( a )  302,557.e  0,00402 x  1,526 32, b x , y b   , 00402 329 ,  a e  , 526   3  332,6  a.e29,7b  1,526  a  281,071 x , y b  2     y( b )  281,071.e  0,00394 x  1,526 35, b x , y b   , 00394  1,526   5 325,6  a.e 327,2  a.e34,4b  1,526  a  234,834  x4 , y4 c     y( c )  234,834.e  0,00817 x  1,526 37, 3b  1,526 b  0,00817  x7 , y7  319,5  a.e STT 10 X 26.8 29.7 32.2 34.4 35.2 36.4 37.3 38.1 39.2 40.6 Y 336.4 332.6 329.4 327.2 325.6 322.4 319.5 317.7 314.3 309.6 Y(a) 269.4 266.2 263.4 261 260.2 258.9 257.9 257 255.9 254.4 Y(b) 250.7 247.8 245.3 243.1 242.3 241.1 240.2 239.4 238.4 237 65 Y(c) 186.1 181.6 177.8 174.5 173.3 171.6 170.3 169.1 167.6 165.6 dk(a) 67 66.4 66 66.2 65.4 63.5 61.6 60.7 58.4 55.2 dk(b) 85.7 84.8 84.1 84.1 83.3 81.3 79.3 78.3 75.9 72.6 dk(c) 150.3 151 151.6 152.7 152.3 150.8 149.2 148.6 146.7 144 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí Giá trị sai lệch trung bình: 10 da   dk (a) 10 10  63,04 ; db   d k (b) 10 10  80,94 ; dc  d k (c) 10  149,72 Tổ ng biǹ h phƣơng sai lê ̣ch 10 d q ( a )   d k ( a )  39882,46 10 ; d q ( b )   d k2( b )  65680,68 10 d q ( c )   d k2( c )  224226,4 Từ kết tính toán cho thấy cặp giá trị (a) tức (a = 302,557, b = – 0,00402) cho giá trị tính toán tốt có d k , d , d q có giá trị bé Vậy với phƣơng pháp xấp xỉ theo điểm lựa chọn riêng biệt ta đƣợc phƣơng trình thƣ̣c nghiê ̣m là: y = 302,557.e-0,00402.x – 1,526 5.3.2.2 PHƢƠNG PHÁP XẤP XỈ TRUNG BÌNH Phƣơng trình có dạng: y = a.ebx + c Đặt: xx y  lg( y  c) ; vơi c = –1,526 đa tinh ̉ ̃ ́ ́  y  lg a  b lg e x  A  B x Trên sở quan sát thực nghiệm ta chia số liệu thành nhóm, lúc công thức phía dƣới ta không thay giá trị (xk,yk) mà phải (xk, yk ) 10  6 yk 1 yk  5   B  10 d k    yk  ( A  B xk )     1  x  6 k 1 xk  B  0,00276   10 10  A  3,261 5  d k    yk  ( A  B xk )     6  yk  B.1 xk A    66 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí B   b  0,0062 b   lg e   a  10 A a  1823,896 Giá trị sai lệch trung bình tổng bình phƣơng sai lệch 10 d d 10 k 10 d q   d k2  1290455,37  22,823 ; Vậy với phƣơng pháp xấp xỉ trung bình ta đƣợc phƣơng trình thƣ̣c nghiê ̣m là: y = 1823,896.e-0,0062.x – 1,526 5.3.2.3 PHƢƠNG PHÁP BÌNH PHƢƠNG NHỎ NHẤT Tƣơng tự nhƣ ta chuyển đƣợc phƣơng trình có dạng : y = a.ebx + c thành phƣơng trình: y  A  B x Ở phƣơng pháp giá trị tham số xác định từ điều kiện tổng bình phƣơng sai lệch nhỏ d k  10 Ta có :  d k2  yk  ( A  B xk ) A, B nghiệm hệ phƣơng trình :     d k2   2  yk  ( A  B xk )     A  B  xk   y k   A       2    d k   2  yk  ( A  B xk ) xk   A xk  B  xk   xk yk     B   xk2 yk   xk   yk   A   yk   A  2,256 a  180,301 xk2   xk        B  0,0719  b  0,161  xk y k   x k  y k  B   xk2   xk   Giá trị sai lệch trung bình tổng bình phƣơng sai lê ̣ch 67 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí 10 d d 10 k 10  7116,435 ; d q   d k2  5142354,631 Vậy với phƣơng pháp biǹ h phƣơng nhỏ nhấ t ta đƣợc phƣơng trình thƣ̣c nghiê ̣m là : y = 180,301.e0,161.x – 1,526 Khi dùng phƣơng pháp xấp xỉ theo điểm lựa chọn riêng biệt, xấp xỉ theo giá trị trung bình phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ để tìm hệ số hồi quy ba kết có sai lệch khác Trong phƣơng pháp xấp xỉ theo điểm lựa chọn riêng biệt cho kết sai lệch nhỏ Vậy ta tìm đƣợc phƣơng trình thực nghiệm đặc trƣng gần cho kết đo : y = 302,557.e-0,00402.x – 1,526 68 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí Chƣơng KẾT LUẬN 6.1 KẾT LUẬN Đối với ngƣời nghiên cứu khoa học - kỹ thuật nói chung , viê ̣c vận dụng chế ngự điều kiện tự nhiên to án xuất phát từ nhu cầu thực tiễn , đƣơ ̣c nhiề u nhà khoa ho ̣c quan tâm Mục tiêu luận văn cung cấp nhìn bao quát lĩnh vực lạnh chế tạo động Stirling để đƣa dãy nhiệt độ hoạt động ổn định động làm sở để chọn nguồn nhiệt cung cấp thích hợp Cấ u ta ̣o và nguyên lý làm viê ̣c thiế t bi ̣la ̣nh dùng máy nén mô ̣t cấ p và đô ̣ng Stirling đƣơ ̣c nghiên cƣ́u trin ̀ h bài khá đầ y đủ , kiến thức mô h ình chế tạo cụ thể phục vụ tốt cho nhu cầu tìm hiể u, nghiên cƣ́u của các kỹ sƣ , sinh viên ngành khí Kế t quả thƣ̣c nghiê ̣m đã đƣa đƣơ ̣c dãy nhiệt độ hoạt động ổn định động Stirling kiể u Gammar với điề u kiê ̣n nhiê ̣t đô ̣ môi trƣờng tƣ̣ nhiên 6.2 HƢỚNG PHÁ T TRIỂN ĐỀ TÀ I Đề tài đã thƣ̣c hiê ̣n đƣơ ̣c khố i lƣơ ̣ng lớn nô ̣i dung mảng nghiên cƣ́u về cấ u tạo, nguyên lý làm viê ̣c của thiế t bi ̣la ̣nh và đô ̣ng Stirling , tiế n hành thí nghiệm đƣa daĩ nhiê ̣t đô ̣ hoa ̣t đô ̣ng ổ n đinh ̣ của đô ̣ng Trong điề u kiê ̣n thời gian ngắ n tài liê ̣u tham khảo còn ̣n chế nên không tránh khỏi nhƣ̃ng thiế u sót Đề tài này sẽ đƣơ ̣c tiế p tu ̣c phát triể n theo hƣớng nghiên cƣ́u sau: Nghiên cƣ́u nâng cao hiê ̣u suấ t đô ̣ng Stirling điề u kiê ̣n hoạt động với nhiê ̣t đô ̣ môi trƣờng tƣ̣ nhiên Nghiên cƣ́u ƣ́ng du ̣ng đô ̣ng Stirling vào các liñ h vƣ̣c khác nhƣ : loại máy dùng nông nghiệp, sƣ̉ du ̣ng chấ t thải nông nghiê ̣p làm nguồ n nhiê ̣t… 69 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy – Đinh Văn Thuận, Kỹ thuật lạnh ứng dụng, NXB GD, 2006, 363 trang Nguyễn Đức Lợi , Giáo trình Thiết kế hệ thống lạnh, NXB GD, 2009, 263 trang Trần Thanh Kỳ, Máy lạnh, NXB ĐHQG TP.HCM, 2006, 625 trang PGS TS Nguyễn Đức Lợi – PGS TS Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh sở, NXB GD, 2009, 379 trang PGS TSKH Trần Đức Ba - TS Trần Thu Hà - TS Nguyễn Văn Tài - ThS Đỗ Hữu Hoàng - Lê Quang Liêm , Kỹ Thuật Lạnh Đại Cương, NXB ĐHQG TP HCM, 2007, 425 trang PGS TS Nguyễn Đức Lợi, Bài tập tính toán Kỹ thuật lạnh, NXB BKHN, 2008, 398 trang GS TSKH Trần Văn Phú, Giáo trình Kỹ Thuật Nhiệt, NXB GD, 2007, 319 trang PGS TS PHÙ NG RÂN, QUI HOẠCH THỰ C NGHIỆM ỨNG DỤNG, Trƣờng Đa ̣i ho ̣c Sƣ phạm Kỹ thuật TP HCM, 2006, 147 trang TIẾNG NƢỚC NGOÀ I http://www.engineeringtoolbox.com/thermal-conductivity-d_429.html 10 http://www.decatur.de/javascript/dew/index.html : 11 www.sensirion.com/humidity 12 http://www.google.com.vn/url?sa=t&rct=j&q=stirling%20engine%20marten%20byl&source= web&cd=1&sqi=2&ved=0CE4QFjAA&url=http%3A%2F%2Fdspace.mit.edu%2Fbitstream% 2Fhandle%2F1721.1%2F39424%2F2-141Fall-2002%2FNR%2Frdonlyres%2FMechanicalEngineering%2F2-141Fall-2002%2FF8B3C435-9B58-4477-A50B25E0B8B6774E%2F0%2Fbyl_2141_final.pdf&ei=4T3kT7icOcWmQWy1K2ACw&usg=AFQjCNFu-LNv6aNva1c48JvIR25gq86bKA&cad=rja 70 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí 13 http://crown.panam.edu/thermodynamics/homework/javascript/gaslaw1f.htm 14 http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99_d%E1%BA%ABn_nhi%E1%BB%87t 15 http://www.robertstirlingengine.com/history.php 16 http://www.robertstirlingengine.com/principles.php 17 http://www.robertstirlingengine.com/Alpha engine.mht 18 http://www.robertstirlingengine.com/Beta engine.mht 19 http://www.robertstirlingengine.com/Gamma engine.mht 71 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch [...]... của động cơ hơi nƣớc bị nổ trong lúc vận hành thì mô ̣t loại động cơ hoạt động an toàn đƣơ ̣c chế ta ̣o để thay thế Đây là loại động cơ sử dụng buồng đốt ngoài, công đƣợc tạo ra do sự giãn nở khí ở nhiệt độ cao Cũng nhƣ các loại động cơ đốt trong, động cơ Stirling cung cấp công theo một chu trình, trong đó piston nén khí ở nhiệt độ thấp và cho khí giãn nở ở nhiệt độ cao Hình 2.6: Động cơ Stirling. .. bên ngoài 2.3.4 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ STIRLING Qua quá trình phát triể n , có rất nhiều loại động cơ Stirling đã đƣơ ̣c chế ta ̣o , nhƣng có ba loại cơ bản sau : đô ̣ng cơ stirling kiể u a lpha, đô ̣ng cơ stirling kiể u beta , đô ̣ng cơ stirling kiể u gamma 2.3.4.1 ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU ALPHA 2.3.4.1.1 CẤU TẠO ĐỘNG CƠ STIRLING KIỂU ALPHA Hình 2.14: đô ̣ng cơ Stirling kiể u alpha (H1 / 1 /... : quá trình cấp nhiệt động cơ Stirling kiểu beta Trang 22 21 Hình 2.21 : quá trình dãn nở động cơ Stirling kiểu beta Trang 22 22 Hình 2.22 : quá trình làm mát động cơ Stirling kiể u beta Trang 23 23 Hình 2.23 : quá trình nén động cơ Stirling kiểu beta Trang 23 24 Hình 2.24 : đô ̣ng cơ Stirling kiể u Gamma Trang 24 25 Hình 2.25 : quá trình cấp nhiệt động cơ Stirling kiểu Gamma ... 18 14 Hình 2.14: đô ̣ng cơ Stirling kiể u alpha Trang 19 15 Hình 2.15 : quá trình cấp nhiệt động cơ Stirling kiểu alpha Trang 20 16 Hình 2.16 : quá trình dãn nở động cơ Stirling kiểu alpha Trang 20 17 Hình 2.17 : quá trình làm mát động cơ Stirling kiểu alpha Trang 21 18 Hình 2.18 : quá trình nén động cơ Stirling kiểu alpha Trang 21 19 Hình 2.19 : đô ̣ng cơ Stirling kiể u beta ... không khí trong sinh hoa ̣t sản xuất và bảo quản thực phẩm ngày càng tăng tiêu thụ một lƣơ ̣ng điê ̣n năng đáng kể Ngƣời thực hiện sẽ nghiên cứu ứng dụng động cơ Stirling chạy bằng bất kỳ nguồn nhiệt nóng nào nhƣ: than củi , khí đốt , khí thải từ các nhà máy , dầ u mỏ, năng lƣơ ̣ng mă ̣t trời … để cung cấp nguồn năng lƣợng hoạt động máy nén hơi của thiết bị làm lạnh, đây là loại động cơ nhiệt... nghiệp thực phẩm Đã có vài chục kiểu máy lạnh khác nhau về nguyên lý làm việc nhƣ: máy nén lạnh, máy lạnh hấp thụ, máy lạnh kiểu Ejectơ, máy lạnh hiệu ứng xoáy, máy lạnh bán dẫn… Riêng máy nén lạnh cũng có rất nhiều kiểu: máy nén 1 piston, máy nén 2, 4, 6 … piston, máy nén 2 cấp, máy nén trục vít, máy nén ly tâm … 2.1 KHÁI QUÁT VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP LÀM LẠNH NHÂN TẠO Làm lạnh nhân ta ̣o là các quá trình... 24 x 26 Hình 2.26 : quá trình dãn nở động cơ Stirling kiểu Gamma Trang 25 27 Hình 2.27 : quá trình làm mát động cơ Stirling kiểu Gamma Trang 25 28 Hình 2.28 : quá trình nén động cơ Stirling kiểu Gamma Trang 26 29 Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo tủ lạnh nén hơi Trang 27 30 Hình 3.2: kích thƣớc tủ lạnh thiết kế Trang 30 31 Hình 3.3: Xây dựng chu trình lạnh trên đồ thị lgp – h của R134a ... ĐIỂM CẤU TẠO CHUNG CỦA MỘT ĐỘNG CƠ STIRLING Các động cơ Stirling có hình dáng bên ngoài, kích thƣớc và cách bố trí khác nhau, nhƣng đều đƣợc cấu thành từ các bộ phận cơ bản với chức năng nhƣ sau: Hình 2.7: Cấu tạo chung động cơ Stirling 15 Học Viên: Trầ n Quang Tha ̣ch Ngƣời Hƣớng Dẫn: GVC TS Nguyễn Trƣờng Thinh ̣ GVC ThS Hoàng Trí 1 - Bộ hồi nhiệt; 2 - Piston nén; 3 - Bộ làm mát, 4 - Xylanh nén;... môi chất công tác đi ngƣợc trở lại Có thể xem bộ hồi nhiệt nhƣ một thiết bị tận dụng năng lƣợng Động cơ stirling vẫn có thể hoạt động khi không có bộ hồi nhiệt nhƣng khi đó hiệu suất của động cơ sẽ thấp hơn Bộ làm mát: là nơi môi chất công tác thải nhiệt ra môi trƣờng bên ngoài Đối với động cơ stirling, môi chất công tác có thể đƣợc làm mát bằng không khí hoặc nƣớc Piston giãn nở và piston nén: piston... bị làm lạnh đƣợc phát minh và chế tạo, mô ̣t trong nhƣ̃ng thiế t bi ̣đó đã đi vào cuô ̣c số ng là thiế t bi ̣ làm lạnh dùng máy nén hơi đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật làm lạnh và điều hoà không khí Hơn thế nƣ̃a , thiế t bi ̣ làm lạnh dùng máy nén hơi hoạt động ổn định có năng suấ t đô ̣ tin câ ̣y và tuổi thọ cao nên hiê ̣n nay đang đƣơ ̣c sƣ̃ du ̣ng rô ̣ng raĩ trong hầ u hế t các