(NB) Giáo trình Công nghệ làm lạnh mới với mục tiêu giúp các bạn sinh viên hiểu được chức năng, nhiệm vụ, cấu tạo, hoạt động của các thiết bị trong hệ thống lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn, năng lượng mặt trời. Mời các bạn cùng tham khảo!
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LÊ THỊ THU HẰNG (Chủ biên) NGUYỄN ĐỨC NAM – TRẦN QUANG ĐẠT GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ LÀM LẠNH MỚI Nghề: Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình Cơng nghệ làm lạnh biên soạn thông qua Hội đồng sư phạm Nhà trường Nội dung biện soạn ngắn gọn, dễ hiểu, súc tích Các kiến thức tồn giáo trình có mối liên hệ logic, chặt chẽ Khi biên soạn giáo trình chúng tơi cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến môn học phù hợp với đối tượng sử dụng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề công việc thực tế Nội dung giáo trình biên soạn gồm: Bài 1: Máy lạnh hấp thụ Bài 2: Thiết bị lạnh dùng lượng mặt trời Giáo trình biên soạn cho đối tượng học sinh Cao đẳng nghề tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh viên Trung cấp nghề kỹ thuật viên làm việc sở kinh tế nhiều lĩnh vực khác Cuốn giáo trình biên soạn dựa theo nội dung tài liệu tham khảo Mặc dù có nhiều cố gắng giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp để giáo trình chỉnh sửa ngày hồn thiện Mọi góp ý xin gửi Khoa điện Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội Xin trân trọng cám ơn! Hà Nội, ngày tháng năm Chủ biên: Lê Thị Thu Hằng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC Bài Máy lạnh hấp thụ 1.1 Đại cương 1.2 Chu trình lý thuyết 1.3 Môi chất dùng máy lạnh hấp thụ 1.4 Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr) 11 1.5 Máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước 17 1.6 Máy lạnh hấp thụ hai nhiều cấp 27 1.7 Máy lạnh hấp thụ khuếch tán 30 1.8 Máy lạnh hấp thụ chu kỳ 32 Bài Thiết bị lạnh dùng lượng mặt trời 39 2.1 Khái niệm 39 2.2 Máy lạnh hấp phụ rắn dùng lượng mặt trời 40 2.3 Cấu tạo thiết bị máy lạnh hấp phụ 41 2.4 Tính tốn nhiệt 44 2.5 Hệ thống lạnh sản xuất nước đá 48 2.6 Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước 50 2.7 Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 59 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: CƠNG NGHỆ LÀM LẠNH MỚI Mã mơ đun: MĐ 28 Thời gian thực mơ đun I Vị trí, tính chất mô đun: 60 (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành: 38 giờ; Kiểm tra: giờ) - Vị trí: Mơ đun bố trí học sau học xong môn học, mô đun kỹ thuật sở, môn học, mô đun chuyên môn nghề như: lạnh bản, hệ thống điều hồ khơng khí cục bộ, hệ thống điều hồ khơng khí trung tâm, mơ đun chun nghành - Tính chất: Đây mơ đun có tính chun sâu mở rộng chương trình đào tạo nghề kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí II Mục tiêu mơ đun: Về kiến thức: - Mô đun giúp HS hiểu chức năng, nhiệm vụ, cấu tạo, hoạt động thiết bị hệ thống lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn, lượng mặt trời Về kỹ năng: - Sau học mơ đun HS lắp đặt sửa chữa bảo dưỡng thiết bị hệ thống lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn, máy lạnh lượng mặt trời Về lực tự chủ trách nhiệm: - Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỷ, tinh thần làm việc nhóm, an tồn lao động vệ sinh cơng nghiệp Nội dung mô đun: Thời gian Tổng Lý số thuyết Thực hành, thí nghiện, thảo luận, tập Kiểm tra 10 19 30 10 19 60 20 38 TT Các mô đun Bài 1: Máy lạnh hấp thụ 30 Bài 2: Thiết bị lạnh dùng lượng mặt trời Cộng Thi/ Bài Máy lạnh hấp thụ Mục tiêu: - Trình bày sơ đồ nguyên lý số hệ thống máy lạnh hấp thụ như: máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước, máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr), máy lạnh hấp thụ hai nhiều cấp, máy lạnh hấp thụ khuếch tán, máy lạnh hấp thụ chu kỳ - Trình bày nguyên tắc hoạt động hệ thống máy lạnh hấp thụ - Giải toán đơn giản liên quan đến hệ thống máy lạnh hấp thụ - Giải thích ưu nhược điểm hệ thống máy lạnh hấp thụ - Tra đồ thị h - cho hỗn hợp NH3/H2O; đồ thị lg P – 1/TH, thành thạo - Tra thông số tính tốn bảng, biểu thành thạo - Kỹ giải toán máy lạnh hấp thụ - Rèn tính cẩn thận, xác, trung thực, có ý thức tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Nội dung chính: 1.1 Đại cương Máy lạnh hấp thụ giữ vai trò quan trọng kỹ thuật lạnh Máy lạnh hấp thụ chu kỳ H2O/H2SO4 Lesli phát minh năm 1810 máy lạnh hấp thụ liên tục NH3/H2O carré phát minh năm 1850 Với chặng đường phát triển gần 200 năm, ngày loại máy lạnh khác hoàn chỉnh sử dụng có hiệu nhiều nước giới Liên Xô cũ Mỹ Ưu điểm lớn máy lạnh hấp thụ không cần điện năng mà sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ khơng cao (80 1500C) để hoạt động Chính thế, máy lạnh hấp thụ góp phần vào việc sử dụng hợp lý nguồn lượng khác nhau, tận dụng nhiệt thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền dạng nước nóng, trích từ tua bin nhà máy nhiệt điện, từ lị nhà máy thực phẩm, cơng nghiệp nhẹ từ sản phẩm cháy khí thải công nghiệp Ưu điểm máy lạnh hấp thụ đơn giản, kết cấu chủ yếu thiết bị trao đổi nhiệt trao đổi chất, chế tạo dễ dàng, phận chuyển động bơm dung dịch, máy lạnh hấp thụ vận hành đơn giản, sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng, máy làm việc ồn rung Trong vịng tuần hồn mơi chất khơng có dầu bơi trơn nên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt không bị bám dầu làm nhiệt trở tăng máy lạnh nén NH3 Máy lạnh hấp thụ có nhược điểm cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn so với máy lạnh nén Lượng nước làm mát tiêu thụ lớn hơn, phải làm mát thêm bình hấp thụ Tuy nhiên, điều kiện Việt Nam, máy lạnh hấp thụ phù hợp, mặt chế tạo vận hành đơn giản, không cần điện mà dùng than, củi để chạy máy 1.2 Chu trình lý thuyết Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ lý thuyết biểu diễn hình 1.1 SH - Bình sinh HT - Bình hấp thụ BDD - Bơm dung dịch TLDD - Tiết lưu dung dịch Đường tuần hồn mơi chất lạnh Đường tuần hồn dung dịch Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ Các trình máy lạnh hấp thụ: - - Quá trình nén, thực nhờ vịng tuần hồn dung dịch qua thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh tiết lưu dung dịch Cũng tập hợp thiếtbị gọi máy nén nhiệt - - Quá trình ngưng tụ xảy thiết bị ngưng tụ - - Quá trình tiết lưu Nguyên lý làm việc máy lạnh hấp thụ hay máy mén nhiệt sau: Bình hấp thụ HT “hút” hấp thụ mơi chất sinh từ bình bay BH, cho tiếp xúc với dung dịch loãng từ van tiết lưu dung dịch đến Do nhiệt độ thấp dung dịch lỗng hấp thụ mơi chất để trở thành dung dịch đậm đặc Nhiệt toả trình hấp thụ thải cho nước làm mát Dung dịch đậm đặc bơm dung dịch bơm lên bình sinh Ở nhờ nhiệt độ cao, môi chất bị tách khỏi dung dịch đậm đặc áp suất cao để vào thiết bị ngưng tụ Ở thiết bị ngưng tụ môi chất nhường nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ lại thành lỏng môi chất vào thiết bị tiết lưu Môi chất qua thiết bị tiết lưu áp suất nhiệt độ giảm xuống vào bình bay Ở bình bay mơi chất nhận nhiệt vật cần làm lạnh bay dung dịch lỗng bình hấp thụ hấp thụ khép kín vịng tuần hồn mơi chất lạnh Trong chu trình bình sinh gia nhiệt nước khí nóng, lượng mặt trời… Tồn thiết bị phía TL, TLDD bơm có áp suất ngưng tụ pk thiết bị phía có áp suất p0 Sau sinh hơi, dung dịch đậm đặc trở thành dung dịch lỗng qua van TLDD trở bình hấp thụ, khép kín vịng tuần hồn dung dịch Để hiểu rõ nguyên tắc hoạt động máy lạnh hấp thụ ta so sánh sơ đồ đơn giản máy lạnh hấp thụ với máy lạnh nén sau: Chu trình máy lạnh hấp thụ Chu trình máy lạnh nén Qk Qk NT Pk TL NT SH TLDD TL QH Pk P0 P0 MN BDD BH QA BH HT 1 Q0 Q0 Phương trình cân nhiệt qk + qA = q0 + qH + qB q k = q0 + l Trong đó: Trong đó: qk - Năng suất nhiệt riêng, kJ/kg qk - Năng suất nhiệt riêng, kJ/kg q0 - Năng suất lạnh riêng, kJ/kg q0 - Năng suất lạnh riêng, kJ/kg qA - Nhiệt hấp thụ riêng, kJ/kg l - Công nén riêng, kJ/kg qH - Nhiệt riêng tiêu tốn cho trình sinh hơi, kJ/kg; qB - Nhiệt riêng tiêu tốn cho bơm dung dịch, kJ/kg; Hệ số lạnh máy lạnh nén hơi: ε Hệ số lạnh máy lạnh hấp thụ: q0 l q0 q Vì qB Trong đó: r - Nồng độ dung dịch đậm đặc; a - Nồng độ dung dịch loãng; - Cịn gọi vùng khử khí, nghĩa hiệu nồng độ đậm đặc loãng vùng khử khí phải dương 1.3 Mơi chất dùng máy lạnh hấp thụ Trong máy lạnh hấp thụ, kèm với mơi chất lạnh phải có chất hấp thụ, thường người ta gọi cặp mơi chất Có hai loại cặp mơi chất: hấp thụ (liên kết hóa học) hấp phụ (liên kết học) Cặp môi chất hấp thụ: cặp môi chất có liên kết hóa học với (lỏng rắn) như: H2O/CaCl2; NH3/H2O; H2O/Silicagel… Cặp môi chất hấp phụ cặp mơi chất có liên kết học với H2O/Zeôlit Trong ký hiệu cặp môi chất chất có nhiệt độ sơi thấp (môi chất lạnh) viết trước, chất hấp thụ viết sau hai ký hiệu gạch chéo * Ví dụ: NH3/H2O ( NH3 môi chất; H2O chất hấp thụ) H2O/BrLi (H2O môi chất; BrLi chất hấp thụ) Yêu cầu cặp mơi chất: - Có tính chất nhiệt động tốt - Không độc hại, dễ cháy, dễ nổ - Khơng ăn mịn vật liệu chế tạo máy - Phải rẻ tiền, dễ kiếm… Ngồi cặp mơi chất cần phải: - Hịa tan hồn tồn vào nhiệt độ sôi điều kiện áp suất xa tốt, để mơi chất lạnh sinh bình sinh khơng lẫn chất hấp thụ - Nhiệt dung riêng dung dịch phải bé, đặc biệt máy lạnh hấp thụ chu kỳ để tổn thất nhiệt khởi động máy nhỏ Để tính tốn q trình làm việc máy lạnh hấp thụ người ta dựa vào định luật Raunlt áp dụng cho hỗn hợp “lý tưởng” hai nhiều thành phần Đối với hỗn hợp hai thành phần ta có: Quan hệ áp suất với nồng độ mol thành phần hợp p(T) = ’1.p1(T) + ’2.p2(T) Trong đó: p(T) - Tổng áp suất hệ thống nhiệt độ T, MPa ’1, ’2 - Nồng độ mol thành phần hỗn hợp, kmol thành phần/kmol hỗn hợp; p1(T), p2(T) - Phân áp suất thành phần, MPa Phương trình (1.3) có điều kiện phụ là: ’1 + ’2 = Quan hệ nồng độ khối lượng nồng độ mol sau (1 ) 2 1 Ở = 2 = 2 nồng độ môi chất lạnh dung dịch, (kg thành phần/kg hỗn hợp) Hình 1.2 Đồ thị h - cho hỗn hợp NH3 Trong đó: Qđ - Tổn thất nhiệt làm đông đá, W Qkh - Tổn thất nhiệt làm lạnh khuôn, W G - Năng suất làm đá, kg - Thời gian làm đông đá, s q0 - nhiệt lượng cần làm lạnh kg nước từ nhiệt độ ban đầu đến đơng đá hồn tồn, J/kg M - Tổng khối lượng khuôn, kg Ckh - Nhiệt dung riêng khuôn, J/kg tk1 - Nhiệt độ khuôn lúc ban đầu, tk2 - Nhiệt độ khn lúc đơng đá hồn tồn lấy -130 Vậy suất lạnh hệ thống xác định công thức: k.Q ,W b Q0 Trong đó: k – Hệ số tính đến tổn thất đường ống thiết bị hệ thống Hệ số hệ thống làm lạnh trực tiếp phụ thuộc vào nhiệt độ bay môi chất, với t0 = -150C chọn k = 1,05 b - Hệ số thời gian làm việc Đối với hệ thống lạnh nhỏ chọn b = 0,7 Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho dàn bay suất thời gian làm việc hệ thống: Q’ = Q0., J Lượng methanol cần cung cấp là: M mc Q' , kg r Trong đó: r - Nhiệt ẩn hóa methanol, J/kg 2.4.2 Tính tốn nhiệt thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ sử dụng cho máy lạnh hấp thụ sử dụng NLMT thường loại dàn ngưng có cánh tản nhiệt, trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên với mơi trường khơng khí bên ngồi Do hiệu nhiệt độ ngưng tụ tk mơi chất lạnh ngưng tụ môi trường chọn: tk = tk - tmt = 150C 45 Khi diện tích trao đổi nhiệt dàn ngưng tính theo cơng thức: F Qk , m2 k.Δt k Trong đó: Qk - Nhiệt thải ngưng tụ (với hệ thống chọn Qk = Q0 , W) k - hệ số truyền nhiệt, chọn k = 30 W/m2K F - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dàn ngưng, m2 * Tính tốn q trình hấp phụ: Theo lí thuyết Eucken Poljani, người ta tính đẳng nhiệt hấp phụ nhiệt độ T2 biết đẳng nhiệt hấp phụ thành phần nhiệt độ T1 Đường hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ biểu thị theo đồ thị p - a + Tính tung độ a: a a1 V1 V2 Trong đó: a1 - tung độ cấu tử chuẩn, thường chọn benzen, kg/kg than a2 - tung độ cấu tử cần tính, kg/kg than V1, V2 - Thể tích mol cấu tử chuẩn cấu tử cần tính, m3/kmol V M ρ Trong đó: M – Khối lượng phân tử, kg/kmol (của benzen M1 = 78 kg/kmol; methanol M2 = 32 kg/kmol) - Khối lượng riêng, kg/m3 (của benzen 1 = 879 kg/m3; methanol 2 = 792 kg/m3) Suy ra: V1 M1 78 0,0887 , m3/kmol ρ1 879 V2 M2 32 0,0404 , m3/kmol ρ2 792 + Hoành độ p tính theo cơng thức: 46 lg p lg pS2 β a T1 p S1 lg T2 p1 Trong đó: p1, p2 - Hồnh độ điểm có áp suất cấu tử chuẩn cấu tử cần tính, mmHg pS-1 - Áp suất bão hòa cấu tử benzen nhiệt độ T1 , mmHg (pS-1 = 75 mmHg) pS-2 - Áp suất bão hịa cấu tử cần tính nhiệt độ T2 , mmHg Suy ra: lg p a a [T 1 (7,9151 2,6726 lg T).10 3 8,625.10 7.T] , Pa Trong đó: T - Nhiệt độ methanol , K a0 = 9,1716 a1 = -2,7596.103 T1 - Nhiệt độ hấp phụ benzen, K Chọn T1 = 200C = 293 K T2 - Nhiệt độ hấp phụ metanol, K Chọn T2 = 300C = 303 K Bằng cách tính tốn xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt than hoạt tính metanol hình 2.3 Và từ đường hấp phụ đẳng nhiệt tính lượng than hoạt tính cách tính áp suất bay metanol vào đồ thị đường hấp phụ để có hoạt độ tĩnh a metanol a(kg/kg) 0,265 0,252 0,23 0,224 0,195 0,182 0,134 0,061 10,6 24 36 41,6 60 66,15 87,76 Hình 2.3 - Đường hấp phụ đẳng nhiệt metanol 47 142,36 P, mmHg Lượng than cần thiết để hấp phụ hết mơi chất metanol tính công thức M than M mc , kg a 2.5 Hệ thống lạnh sản xuất nước đá 2.5.1 Sơ đồ hệ thống Bức xạ mặt trời Thiết bị ngưng tụ Bộ hấp thụ Van chặn Bình chứa Thiết bị bay Van tiết lưu Hình 2.4 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh sản xuất nước đá 2.5.2 Nguyên tắc hoạt động Hệ thống sản xuất nước đá dùng lượng mặt trời dạng máy lạnh hấp phụ thiết bị hoạt động theo chu kỳ với nguyên tắc hoạt động sau: Ban ngày van chặn mở, van tiết lưu đóng Bộ hấp phụ nhận lượng xạ mặt trời làm cho nhiệt độ hấp phụ tăng lên, môi chất (metanol) than hoạt tính bốc áp suất hấp phụ tăng (trong hấp phụ chứa chất hấp phụ rắn than hoạt tính), sau bốc khỏi chất hấp phụ, môi chất vào thiết bị ngưng tụ thải nhiệt mơi trường khơng khí ngưng tụ lại thành lỏng chảy xuống bình chứa Quá trình diễn liên tục xạ mặt trời giảm van chặn đóng lại Bình chứa thiết kế chế tạo cho ngày phải chứa hết lượng mơi chất lạnh từ chất hấp phụ Nửa chu kỳ sau môi chất làm việc vào ban đêm Khi hết xạ mặt trời van chặn đóng lại Bộ hấp phụ lúc xạ nhiệt nhờ trình xạ mà nhiệt độ hấp phụ giảm xuống, khả hấp thụ chất hấp phụ tăng, áp suất hấp phụ giảm xuống, đến toàn collector 48 làm mát đến nhiệt độ mơi trường lúc mở từ từ van tiết lưu, lỏng môi chất qua tiết lưu chảy vào thiết bị bay hơi, môi chất nhận nhiệt nước làm đá bay lên hấp phụ Nước nhiệt hóa rắn cịn mơi chất than hoạt tính hấp phụ hấp phụ lại 2.5.3 Cấu tạo thiết bị * Bộ hấp phụ: Là thiết bị quan trọng, định đến hiệu suất máy lạnh Cấu tạo hấp phụ bao gồm ống hình trụ sơn màu đen bề mặt, bên ống trụ lớp than hoạt tính lớp lưới sắt, khơng gian bên để mơi chất xuống dàn ngưng tụ hình 2.5 Bề mặt ống thép nhận xạ mặt trời trực tiếp, bên có lớp than hoạt tính ngậm mơi chất lạnh, nhận nhiệt mơi chất bay qua lớp lưới thép vào không gian bên ống trụ thoát xuống thiết bị ngưng tụ Bộ hấp thụ gồm module nối song song với Bộ hấp thụ tính tốn thiết kế phù hợp với công suất lạnh máy Hình 2.5 - Cấu tạo hấp phụ NLMT - Đường mơi chất; - Ống hình trụ có sơn đen bề mặt; - Than hoạt tính; - Đường mơi chất vào dàn ngưng tụ; - Lớp lưới thép; Gương phản xạ * Thiết bị bay hơi: Thiết bị bay có cấu tạo dạng ống lồng ống, lỏng mơi chất cấp vào không gian ống, bên chứa nước làm đá Mơi chất từ bình chứa qua tiết lưu xuống áp suất thấp đưa vào thiết bị bay từ phía (5), mơi chất lỏng nhận nhiệt nước làm đá bay qua đường trở hấp phụ 49 * Thiết bị ngưng tụ: Thiết bị ngưng tụ có cấu tạo gồm tổ hợp ống thép ghép song song đưa vào ống góp chung, bề mặt dàn có cánh tản nhiệt để tăng cường trình trao đổi nhiệt hình 2.7 Hình 2.6 - Cấu tạo thiết bị bay - Nắp đậy; - Hơi môi chất khỏi thiết bị bay lên hấp phụ; - Nước làm đá; - Môi chất lạnh; - Lỏng mơi chất từ bình chứa Hình 2.7 - Cấu tạo dàn ngưng - Hơi môi chất vào; - Cánh tản nhiệt; - Ống dẫn mơi chất; - Ống góp; - Đường lỏng môi chất 2.6 Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước 2.6.1 Sơ đồ hệ thống 50 Hình 2.8 Sơ đồ tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng 2.6.2 Nguyên tắc hoạt động Collector hấp thụ lượng mặt trời làm nóng nước, nhiệt độ nước bình chứa tăng lên làm tăng nhiệt độ thiết bị hấp thụ đặt bình chứa Khi nhiệt độ chất hấp phụ phận hấp phụ tăng môi chất lạnh bốc khỏi chất hấp phụ làm cho áp suất hệ thống tăng lên đến áp suất ngưng tụ Hơi mơi chất ngưng tụ lại dàn ngưng chảy xuống thiết bị bay Nhiệt độ nước bình chứa phận hấp thụ tiếp tục tăng nhận nhiệt xạ mặt trời từ collector theo nguyên lý đối lưu tuần hoàn tự nhiên đạt đến nhiệt độ khoảng (800C 950C) Quá trình bốc ngưng tụ xảy từ sáng đến tối (lúc khơng cịn ánh nắng mặt trời) Khi nước nóng bình chứa dẫn sử dụng vào ban đêm dẫn đến bình chứa khác nước bình chứa tự động bổ sung nguồn nước lạnh từ bên (nhiệt độ nước lạnh khoảng 150C), nước lạnh vào làm mát phận hấp thụ, nhiệt độ phận hấp thụ giảm xuống cách đột ngột, áp suất môi chất phận hấp thụ giảm xuống đến áp suất bay mơi chất lạnh lúc q trình bay môi chất lạnh xảy nước đá tạo thành thùng đá Trong trình sản xuất nước đá, collector đóng vai trị thiết bị giải nhiệt Quá trình làm lạnh tiếp tục xảy suốt đêm đến collector nhận nhiệt từ xạ mặt trời vào ngày hơm sau, lúc lấy nước đá để dùng Ưu điểm đặc trưng hệ thống cung cấp nước nóng làm lạnh kiểu collector đóng vai trị hai mục đích: Vừa hấp thụ nhiệt từ xạ mặt trời để làm nóng nước ban ngày, vừa giải nhiệt cho trình hấp thụ vào ban đêm 51 Mà nhược điểm làm giảm hiệu hệ thống cung cấp nước nóng lượng mặt trời bình thường) Do tồn lượng mặt trời sử dụng cách có ích 2.6.3 Cấu tạo thiết bị * Thiết bị hấp thụ - bình chứa: Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng có thiết bị hấp thụ cấu tạo dạng bình hình trụ nằm ngang, bên có than hoạt tính, chất hấp thụ gia nhiệt bới nước nóng làm mát nước lạnh Thiết bị hấp thụ tính tốn thiết kế dựa lượng than hoạt tính, lượng than phải hấp thụ hết lượng môi chất methanol để làm đông kg nước đá * Thiết bị bay hơi: Thiết bị bay tổ hợp có cấu tạo tương tự hình 2.6 * Bộ thu lượng mặt trời: Bộ thu lượng mặt trời hệ thống có dạng kiểu ống có gương phản xạ parabol trụ cố định đối lưu khơng khí tự nhiên Với thu hệ thống hoạt động không cần thêm nguồn lượng lượng mặt trời Tính tốn với sản lượng kg nước đá /ngày, thu cần thiết khoảng m2 Nước nóng hệ thống đạt 900C 2.7 Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời Năng lượng mặt trời cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ, hình 2.9 sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr loại tác dụng đơn Quá trình thực máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr dựa vào đặc tính dung dịch H2O - LiBr nhiệt độ thấp hấp thụ hấp thụ nước mạnh, nhiệt độ cao lại giải phóng nước hấp thụ Dựa vào đặc tính để hồn thành chu trình lạnh Những thiết bị bố trí hai bình hình trụ để dễ dàng trì chân khơng hệ thống Bình có áp suất ngưng tụ bình có áp suất bay Trong bình có bố trí dàn ngưng tụ B phận sinh A, bình bố trí dàn bay C hấp thụ D, thiết bị có độ chênh nhiệt độ đáng kể bình nhiệt độ ngưng tụ nhiệt độ gia nhiệt, bình nhiệt độ bay hấp thụ không cần cách nhiệt chân không cao thiết bị cách nhiệt lý tưởng 52 B A C D HE Hình 2.9 - Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr loại tác dụng đơn - Bơm chân không; - Chất tải lạnh; - Nguồn nhiệt cấp; - Đường nước làm mát; - Ống giảm áp (Xiphông); - Đường nước làm mát vào; Bơm dung dịch; HE - Thiết bị hồi nhiệt; A - Thiết bị sinh hơi; B - Ngưng tụ; C - Bay hơi; D - Hấp thụ Nguồn nhiệt đưa vào bình sinh A để gia nhiệt cho dung dịch đậm đặc H2O/LiBr (nhiệt độ ≥ 800C) Hơi nước sinh bay lên dàn ngưng B, thải nhiệt cho nước làm mát ngưng tụ lại Dung dịch đậm đặc nước trở thành dung dịch loãng đưa trở lại dàn hấp thụ bình Vì vịi phun làm nhiệm vụ giảm áp nên không cần van tiết lưu đặc biệt Nhiều người ta phải có biện pháp phụ để đưa dung dịch loãng đến dàn hấp thụ Nước sau ngưng tụ dàn ngưng B chảy qua ống giảm áp để cân áp suất bơm qua vòi phun vào dàn bay C Do áp suất thấp nước bay để sinh lạnh Hơi nước sinh dàn bay C dung dịch loãng hấp thụ phận hấp thụ D Nhiệt lượng tỏa trình hấp thụ nước làm mát lấy Lạnh sinh dàn bay C chất tải lạnh (cũng nước) đưa đến nơi tiêu dùng 53 Dung dịch đậm đặc sau trình hấp thụ bơm bơm lên bình sinh A qua thiết bị trao đỏi nhiệt HE Dung dịch lỗng chảy từ bình sinh trở lại bình hấp thụ Thiết bị trao đổi nhiệt HE dùng để nâng cao hiệu suất nhiệt Ở dung dịch loãng làm nguội dung dịch đậm đặc làm nóng Để làm tăng hệ số trao đổi nhiệt bình bay C ống xoắn chất tải lạnh tưới môi chất lạnh liên tục nhờ bơm tuần hoàn Khi nhiệt độ bay hạ xuống 40C nhiệt độ chất tải lạnh đạt 80C Nước làm mát qua bình hấp thụ, sau đến bình ngưng, nhiệt độ ngưng tụ cao nhiệt độ hấp thụ chút Nhánh nước phụ có nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ ngưng tụ hấp thụ tùy ý không phụ thuộc vào 10 12 11 14 13 Hình 2.10 - Hệ thống làm mát khơng khí dùng lượng mặt trời - Bức xạ mặt trời; - Collector; - Bình chứa; - Nguồn lượng phụ trợ; - Thiết bị ngưng tụ; - Tiết lưu; - Thiết bị bay hơi; - Bình sinh hơi; - Thiết bị hồi nhiệt; 10 Bình hấp thụ; 11 - Van ngả; 12 - Bơm dung dịch; 13 - Bơm nước làm mát; 14 - Tháp giải nhiệt Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời sử dụng nhiều mục đích khác làm lạnh sản phẩm cơng nghiệp (cấp đơng bảo quản) điều hịa khơng khí Hình 2.10 loại máy lạnh Collector nhận nhiệt từ xạ mặt trời làm nóng nước Nước nóng chứa bình chứa 3, nước nóng bình chảy vào thiết bị sinh 8, làm cho nhiệt độ dung dịch đậm đặc tăng, môi chất sinh bay lên thiết bị ngưng tụ ngưng tụ thành lỏng, lỏng mơi chất qua tiết lưu có áp suất giảm nhận nhiệt chất tải lạnh bay thiết bị bay Hơi mơi chất dung dịch lỗng hấp thụ lại bình hấp thụ 10 trơe thành dung dịch đậm đặc bơm dung dịch bơm trả lại bình sinh Hơi 54 môi chất sau bay bình sinh dung dịch lỗng tự chảy bình hấp thụ để tiếp tục hấp thụ môi chất sinh từ thiết bị bay làm lạnh Tháp giải nhiệt có vai trị giải nhiệt nước làm mát sau nhận nhiệt thiết bị hấp thụ ngưng tụ, nước lại bơm tuần hồn thực vịng tuần hồn kín Trong trường hợp nước bình chứa khơng đủ nhiệt độ cấp cho bình sinh cần lượng phụ trợ để thực chu trình Đối với vùng vừa có nhu cầu làm mát khơng khí vào mùa nóng, sưởi ấm vào mùa lạnh ta sử dụng hệ thống cung cấp nước nóng, sưởi ấm điều hịa khơng khí hình 2.11 5 92 4 93 91 1 1 Hình 2.10 - Hệ thống cung cấp nước nóng, sưởi ấm điều hịa khơng khí sử dụng NLMT - Bức xạ mặt trời; - Collector; - Thiết bị trao đổi nhiệt; - Bình chứa; - Thiết bị hồi nhiệt; 6,8 - Van ngả; - Nguồn lượng phụ trợ; - Hệ thống làm lạnh (91 Hấp thụ; 92 - Ngưng tụ; 93 - Sinh hơi); 10 - Thiết bị nấu nước; 11 - Bình nước nóng; 12 Tháp giải nhiệt; 13 - Bơm nước; 14 - Dàn lạnh; 15 - Sưởi ấm; 16 - Dàn phụ trợ 55 * Các bước cách thức thực công việc: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, VẬT TƯ: (Mỗi học sinh phải trang bị) TT Loại trang thiết bị Số lượng Giấy học sinh, bút viết 1quyển, Máy tính Giáo trình: Hệ thống máy lạnh khác QUI TRÌNH THỰC HIỆN: 2.1 Qui trình tổng qt: TT Tên bước Thiết bị - Tiêu chuẩn thực Lỗi thường gặp, công việc dụng cụ, công việc cách khắc phục vật tư Khái niệm Giấy học sinh, bút viết, máy tính, giáo trình Trình bày đời Trình bày chưa máy lạnh hấp thụ rắn đủ ưu nhược sử dụng lượng mặt điểm trời, ưu nhược điểm Máy lạnh hấp Giấy phụ rắn dùng học sinh, lượng mặt bút viết, trời máy tính, giáo trình - Trình bày ngun Trình bày khơng tắc làm việc máy đủ nguyên tắc lạnh hấp phụ rắn hoạt động - Phân tích cặp mơi chất dùng hệ thống Cấu tạo thiết bị Giấy -Trình bày nguyên máy lạnh hấp học sinh, tắc hoạt động chu phụ bút viết, trình máy tính, - Vẽ đồ thị chu giáo trình trình Tính tốn nhiệt Tra sai thơng số đồ thị Khơng biểu diễn chu trình đồ thị Giấy -Tính tốn đầy Tính tốn chưa học sinh, đủ lượng nhiệt tổn đầy đủ lượng bút viết, thất hệ thống nhiệt máy tính, giáo trình 56 Hệ thống lạnh Giấy sản xuất nước học sinh, đá bút viết, máy tính, giáo trình -Trình bày nguyên Vẽ sai sơ đồ tắc hoạt động chu nguyên lý trình Trình bày chưa - Vẽ sơ đồ hệ thống đủ nguyên tắc hoạt động Tổ hợp hệ Giấy thống sản xuất học sinh, nước đá bút viết, nước nóng máy tính, giáo trình - Vẽ sơ đồ ngun Vẽ sai sơ lý máy lạnh nguyên lý đồ -Trình bày nguyên Trình bày chưa tắc hoạt động chu đủ nguyên tắc trình hoạt động Máy lạnh hấp Giấy - Vẽ sơ đồ nguyên thụ dùng học sinh, lý máy lạnh lượng mặt trời bút viết, -Trình bày ngun máy tính, tắc hoạt động chu giáo trình trình Vẽ sai sơ nguyên lý đồ Trình bày chưa đủ nguyên tắc hoạt động 2.2 Qui trình cụ thể: Khái niệm Máy lạnh hấp phụ rắn dùng lượng mặt trời Cấu tạo thiết bị máy lạnh hấp phụ Tính tốn nhiệt Hệ thống lạnh sản xuất nước đá Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời * Bài tập thực hành học sinh, sinh viên: Các dạng tập: Bài 1: Tính tốn hệ thống lạnh sử dụng lượng mặt trời sản suất nước đá với khối lượng 5kg/mẻ Bài 2: Tính tốn q trình hấp thụ than hoạt tính methanol Biết T1 - Nhiệt độ hấp phụ benzen, K T1 = 200C = 293 K ; T2 - Nhiệt độ hấp phụ metanol, K T2 = 300C = 303 K Chia nhóm: Cả lớp Thực qui trình tổng quát cụ thể 57 * Yêu cầu đánh giá kết học tập: Mục tiêu Nội dung Điểm Vẽ sơ đồ nguyên lý đồ thị chu trình Kiến thức Thuyết minh nguyên tắc hoạt động Giải tập Phân tích ưu nhược điểm chu trình Kỹ So sánh ưu nhược điểm chu trình với Biểu diễn trình tra thành thạo thơng sốtrên đồ thị Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, nghiêm túc, cẩn thận, tỷ mỉ, thực tốt vệ sinh công nghiệp Tổng 10 Ghi nhớ: - Tính chất cặp mơi chất - Biểu diễn thông số đồ thị - Sơ đồ nguyên lý đồ thị biểu diễn chu trình - Nguyên tắc hoạt động chu trình - Các phương pháp giải tập liên quan đến chu trình * Kiểm tra cuối bài: `Thực kiểm tra tiết lý thuyết tập 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1– Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Kỹ Thuật lạnh sở, Nhà Xuất GD 2– Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Bài tập kỹ thuật lạnh, Nhà Xuất GD 3– Hoàng Dương Hùng, Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 59 ... điện Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội Xin trân trọng cám ơn! Hà Nội, ngày tháng năm Chủ biên: Lê Thị Thu Hằng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC Bài Máy lạnh. .. nhược điểm hệ thống máy lạnh hấp phụ rắn sử dụng lượng mặt trời - Tra đồ thị p - t máy lạnh hấp phụ rắn thành thạo - Tra thông số tính tốn bảng, biểu thành thạo - Kỹ giải toán máy lạnh hấp phụ rắn... thống máy lạnh hấp thụ - Giải thích ưu nhược điểm hệ thống máy lạnh hấp thụ - Tra đồ thị h - cho hỗn hợp NH3/H2O; đồ thị lg P – 1/TH, thành thạo - Tra thơng số tính tốn bảng, biểu thành thạo - Kỹ