Luận văn Máy lạnh hấp thụ và ứng dụng

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 LI CAM OAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu, kt qu nêu trong Lun vn là trung thc và cha tng đc ai công b trong bt k công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rng mi s giúp đ cho vic thc hin Lun vn này đã đc cm n và các thông tin trích dn trong Lun vn đã đc ch rõ ngun gc. Hc viên thc hin Lun vn (Ký và ghi rõ h tên) TRN TRUNG KIÊN HUTECH ii LI CÁM N , các anh ch, bn bè : trng i hc K Thut Công Ngh . - Bùi Xuân Lâm . Tt c ngi thân, bn bè và đng nghip đã đng viên, giúp đ tác gi trong quá trình hc tp cng nh trong quá trình làm lun vn. Trn Trung Kiên HUTECH iii TÓM TT Vi hai u đim ln là có th hot đng bng nhng ngun nhit thi, nng lng mt tri và môi cht làm vic không gây tác hi đi vi môi trng, máy lnh hp th ngày càng đc s dng ph bin. Con ngi đã bit thay th t máy nc nóng dùng đin sang dùng nng lng mt tri đ tit kim nng lng, bo v môi trng, thc t cho thy hin nay hu ht các cn h cao cp đu lp các máy nc nóng s dng nng lng mt tri. Vì vy ý tng thay th máy lnh dùng đin sang dùng nng lng mt tri là có th kh thi. Vi ý tng đó, lun vn này tp trung nghiên cu các vn đ sau:  Kt cu và nguyên lý hot đng ca máy lnh hp th và so sánh vi các loi máy lnh khác.  Các ngun nng lng s dng máy lnh hp th: phân tích hiu qu, kt cu h thng.   xut mô hình máy lnh hp th s dng nng lng mt tri cho cn h.  Tính toán thit k s b máy lnh hp th H 2  So sánh hiu qu kinh t máy lnh hp th s dng nng lng mt tri vi máy lnh dùng đin cho cn h cao cp. O/LiBr làm h thng điu hòa trung tâm cho cn h cao cp. 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 mc các t vit tt 10. Danh mc các bng 2.1 Bng các giá tr ca h s a ij 2.2 Bng các giá tr ca h s a [ Entanpi ca dung dch ] ij 2.3 Bng các giá tr ca h s a [ Khi lng riêng ca dung dch ] ij 2.4 Bng các giá tr ca h s a [ Entanpi ca tác nhân lnh ] ij 2.5 Bng các giá tr ca h s a [ Nhit đ bão hòa ca tác nhân lnh ] ij 2.6 Bng các giá tr ca h s bc bin [ Nng đ ca dung dch ] 3.1 Giá tr các thông s ca các trng thái đt trng. 3.2 Bng thông s bc x mt tri các vùng trên th gii. 3.3 Bng thông s bc x mt tri ti thành ph H Chí Minh 3.4 Bng thông s bc x mt tri ti Hà Ni. 11. Danh mc các biu đ, đ th, s đ, hình nh 1.1 Máy lnh hp th ca hãng Broad 1.2 Máy lnh hp th ca hãng TRANE 1.3 Máy lnh hp th ca hãng DAIKIN 1.4 Máy lnh hp th ca hãng McQuay 1.5 Máy lnh hp th ca hãng YORK 2.1 S đ nguyên lý máy lnh hp th 2.2 S đ nguyên lý máy lnh hp th mt cp 2.3 S đ nguyên lý máy lnh hp th hai cp 2.4 S đ nguyên lý máy lnh hp th ba cp 2.5 Chu trình máy lnh hp th mt cp trên đ th Dühring “Entanpi - Nhit đ - Nng đ” HUTECH vi 2.6 Chu trình máy lnh hp th mt cp trên đ th Dühring “Áp sut - nhit đ - nng đ” 2.7 Bình phát sinh. 2.8 Bình ngng t 2.9 Bình bay hi. 2.10 Bình hp th 2.11 Bình hi nhit 3.1 Chu trình máy lnh hp th trên đ th log p – T và đ th i – c 3.2 Các bng s liu v các tính cht nhit đng và các bng v các thông s nhit vt lý ca dung dch H 2 O/LiBr HUTECH 1 Chng 1 : GII THIU TNG QUAN V  TÀI 1.1 t Vn  T h àng ngàn nm trc, con ngi đã bit s dng bng tuyt đ bo qun thc phm và k thut làm lnh t nhiên này đc s dng đn tn đu th k 18. Nm 1834, chic máy lnh đu tiên ca th gii đc ch to bi nhà khoa hc Jacop Perskin đã đánh du bc tin mi ca con ngi trong k thut làm lnh, đó là k thut làm lnh nhân to. K t đó, k thut làm lnh này không ngng đc nghiên cu, phát trin và máy lnh không còn ch dùng đ bo qun thc phm. ã có nhiu loi máy lnh đc phát minh và ch to nh: máy lnh nén hi, máy lnh hp th, máy lnh ejector, máy lnh nhit đin trong đó, đáng c hú ý nht là loi máy lnh nén hi. Máy lnh nén hi hot đng da trên nguyên lý s dng qúa trình sôi, hóa hi và quá trình ngng t ca mt loi cht lng (tác nhân lnh) đ nhn nhit lng t đi tng cn đc làm lnh và nh ra môi trng bên ngoài vi nng lng cp vào cho chu trình làm vic là c nng. Vi rt nhiu u đim nh: h s COP (h s làm lnh) cao, kt cu nh gn, làm vic tin cy, giá thành thp, phm vi áp dng rng… máy lnh nén hi là loi máy lnh đc ch to và s dng ph bin nht so vi các loi còn li. Tuy nhiên, th gii hin ti đang đi mt vi hai vn đ ln, ô nhim m ôi trng sng và ngun du m đang cn kit, mà máy lnh nén hi là mt trong nhng yu t làm tng tính nghiêm trng ca hai vn đ này. a s các tác nhân lnh (cht CFC và HCFC) đang đc s dng trong máy lnh nén hi có tác hi phá hy tng ozone và gây hiu ng nhà kính; nng lng hot đng (c nng) ca máy lnh phn ln bt ngun t du m và vic tiêu th du m sn sinh ra các khí gây hiu ng nhà kính. Vì th, con ngi đang phi cân nhc li kh nng ng dng ca máy lnh nén hi. Có nh ng bin pháp đang đc thc hin nhm gim thiu tác hi ca vic s dng máy lnh nh: thay tác nhân lnh là cht CFC bng cht HFC; hn ch s dng du m bng cách chuyn sang s dng các dng nng lng khác nh nng lng mt tri, nng lng gió, nng lng nc… Tuy nhiên, các bin pháp trên HUTECH 2 không th đc thc hin mt cách có hiu qu trong mt sm mt chiu. Trong bi cnh đó, máy lnh hp th tr thành mt trong nhng gii pháp rt hiu qu giúp gii quyt các vn đ mà máy lnh nén hi gp phi. V nguyên lý hot đng, máy lnh hp th cng s dng qúa trình sôi, hóa hi và quá trình ngng t ca tác nhân lnh đ nhn nhit lng t vt cn làm lnh và thi ra môi trng, tuy nhiên, nng lng cp vào chu trình làm vic li là nhit nng. Máy lnh hp th có hai u đim ln là tác nhân lnh không gây tác hi đi vi môi trng và nhit lng cp vào máy lnh hp th có th ly t ngun nhit thi nh k hí x ca đng c diesel, khí x ca các lò luyn kim, nc làm mát đng c… t nng lng mt tri, t vic đt các loi nhiên liu nh tru, than bùn Thc t, máy lnh hp th đã đc phát minh t nm 1858 bi nhà khoa hc ngi Pháp Ferdinand Carré nhng đã không cnh tranh ni vi máy lnh nén hi do có nhc đim kích thc ln và h s làm lnh thp. Tuy nhiên, vi nhng u đim sn có cng s tin b ca con ngi trong k thut ch to và vt liu, ngày nay, máy lnh hp th đc sn xut rng rãi và tng bc cnh tranh vi máy lnh nén hi trong c hai lnh vc làm lnh và điu hòa không khí.  Vit Nam, máy lnh hp th ch đc nhp khu và s dng rt hn ch. Nh đã nói, máy l nh hp th có th hot đng vi ngun nhit nh nng lng mt tri, khí x t các đng c diesel, nc làm mát đng c… Vì t h, mc tiêu mà đ tài hng đn là xây dng c s lý thuyt tí nh toán, thit k  máy lnh hp th hot đng bng nng lng mt tri cho cn h cao cp. Kt qu nghiên cu ca đ tài có th làm nn tng cho vic tính toán h thng điu hòa không khí dng hp th s dng cho h gia đình 1.2  i tng nghiên cu ca đ tài Hin nay hu ht các h thng lnh s dng trong công nghip cng nh dân dng đu là kiu nén hi. Hàng nm, các h thng này tiêu tn mt chi phí rt ln cho nng lng hot đng và có nguy c gây ra nhiu tác đng xu đn môi trng. Vi hai u đim ln là có th hot đng bng ngun nhit t mt tri và môi cht làm vic không gây tác hi đn môi trng, máy lnh hp th rt thích hp thay HUTECH 3 th các máy lnh nén hi làm h thng điu hòa trung tâm cho các tòa nhà hoc ít nht là chy song song vi máy lnh nén hi đ tit kim nng lng và bo v môi trng. Vì th, đi tng mà đ tài này mun nghiên cu là máy lnh hp th hot đng bng ngun nhit t mt tri cho cn h cao cp 1.3 Mc tiêu ca đ tài Mc tiêu mà đ tài này hng đn là xây dng thành công mt phn c s lý thuyt tính toán thit k máy lnh hp th hot đng bng nng lng mt tri dùng vi mc đích điu hòa không khí cho cn h cao cp. T các kt qu nghiên cu ca đ tài, tin đn nghiên cu ch to máy lnh hp th s dng trong công nghip cng nh dân dng, góp phn ci thin môi trng sng ca con ngi, tit kim nng lng và thng mi hóa thit b. 1.4 Tính cp thit và tm quan trng ca đ tài Máy l nh hp th đã đc nghiên cu, ch to và thng mi hóa t lâu  các nc nh M, Trung Quc, Hàn Quc, Nht Bn… nc ta, s lng các công trình nghiên cu v máy lnh hp th còn rt hn ch, các máy lnh hp th đc ch to ch yu vi mc đích thí nghim, nghiên cu ch cha có mt đn v nào có kh nng ch to máy lnh hp th vi mc đích thng mi. ây là s thua thit ca chúng ta so vi các nc. Kt qu nghiên cu ca đ tài cng vi các công trình nghiên cu khác ca các nhà khoa hc trong nc s là nn tng cho ngành ch to máy lnh hp th trong tng lai ca nc ta, giúp Vit Nam theo kp xu hng phát trin ca th gi i. 1.5 T ình hình nghiên cu trong nc và trên th gii 1.5.1 Tình hình nghiên cu trong nc  Vit Nam, đã có mt s công trình nghiên cu v máy lnh hp th nh: 1.  tài KH và CN cp nhà nc “Nghiên cu la chn quy trình công ngh, thit k, ch to mt s thit b lnh s dng ngun nng lng r tin ti đa phng đ phc v sn xut và đi sng” ca PGS.TS Trn Thanh K, trng i hc Bách Khoa TP.HCM. HUTECH 4 Vi đ tài này, PGS.TS Trn Thanh K đã nghiên cu và ch to thành công máy lnh hp th NH 3 /H 2 O dùng đ sn xut nc đá, s dng than cám (hoc các ph phm khác nh tru, mùn ca…) làm cht đt hot đng. Thit b thích hp ng dng cho các vùng thiu đin và có sn các ngun cht đt trên. Máy này có th sn xut nc đá cây và nc đá viên vi tc đ nhanh ch vi 4 gi, trong khi vi công ngh c nh hin nay vic này kéo dài trong 20 gi, giá thành sn xut nc đá s cng r hn so vi s dng đin. u đim ca h thng là tn dng đc ngun cht đt sn có đ hot đng, thi gian chi phí s n xut nc đá ít. Tuy nhiên, h thng li có nhc đim là kích thc ln, chi phí đ u t ban đu và chi phí bo dng ln, h s làm lnh thp, vic đt than cám to ra các khí đ c… n nay, h thng này vn cha đc ng dng trong thc t. 2. Công trình “Nghiên cu, thit k và ch to thc nghim mu máy lnh hp ph s dng nng lng mt tri vi cp môi cht là than hot tính và methanol” ca tác gi Hoàng Dng Hùng, trng i hc Bách Khoa à Nng và đng tác gi Trn Ngc Lân, S Khoa hc Công ngh Qung Tr. Vi côn g trình nghiên cu này, hai tác gi Hoàng Dng Hùng và Trn Ngc Lân đã nghiên cu ch to thành công máy lnh hp ph dùng sn xut nc đá hot đng bng nng lng mt tri. Máy lnh hp ph này có u đim là kt cu gn nh, hot đng bng nng lng mt tri nên gn nh không tn chi phí gì cho nng lng hot đng. Tuy nhiên, thit b li có nhc đim ln là ch có th làm lnh gián đon, công sut nh, chi phí cao, cng cha th ng dng vào thc t. Ngoài ra, còn có mt s công trình nghiên cu v máy lnh hp th ca các nhà khoa hc khác trong nc. 1.5.2 Tình hình nghiên cu trên th gii Trên th gii, máy lnh hp th đã đc nghiên cu, ch to t rt lâu, đc s dng rng rãi trong nhiu lnh vc. [...]... 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, . trin và máy lnh không còn ch dùng đ bo qun thc phm. ã có nhiu loi máy lnh đc phát minh và ch to nh: máy lnh nén hi, máy lnh hp th, máy. Máy lnh hp th ca hãng Broad 1.2 Máy lnh hp th ca hãng TRANE 1.3 Máy lnh hp th ca hãng DAIKIN 1.4 Máy lnh hp th ca hãng McQuay 1.5 Máy