(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu tăng COP của hệ thống điều hòa không khí CO2 với dàn bay hơi kênh Micro có chu trình quá lạnh bằng thực nghiệm

Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Võ Kim Hằng, học viên cao học ngành Kỹ thuật nhiệt khố 20152017B Tơi cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu tăng COP hệ thống điều hịa khơng khí CO2 với dàn bay kênh micro có chu trình q lạnh thực nghiệm” cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 03 năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Võ Kim Hằng iii Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung LỜI CÁM ƠN Lời em xin gửi tới thầy PGS.TS Đặng Thành Trung lời cảm ơn chân thành nhất, thầy tận tình hướng dẫn, ln quan tâm, động viên suốt q trình thực đề tài để em hồn thành tốt luận văn “Nghiên cứu tăng COP hệ thống điều hịa khơng khí CO2 với dàn bay kênh micro có chu trình q lạnh thực nghiệm” Em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu Em xin cảm ơn đến thầy cô mơn Cơng nghệ Kỹ thuật Nhiệt, khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học Sư phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Các thầy ln giúp đỡ tạo điều kiện tốt để chúng em nghiên cứu hồn thành đồ án Dù cố gắng để thực luận văn hạn chế trình độ, thời gian nguồn tài liệu tham khảo nên em tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến từ q thầy cơ, bạn học viên để luận văn hoàn thiện Học viên thực Võ Kim Hằng iv Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung TÓM TẮT Đề tài tập trung nghiên cứu tăng COP (Coefficient of Performance) hệ thống điều hịa khơng khí CO2 với dàn bay kênh micro có chu trình q lạnh thực nghiệm Trong nghiên cứu này, có hai thiết bị lạnh S1 S2 lắp đặt thử nghiệm Dữ liệu thực nghiệm cho thấy COP chu kỳ làm việc với thiết bị lạnh S2 đạt 7,2 cao S1 Áp suất bay hơi, áp suất làm mát, nhiệt độ khỏi thiết bị lạnh dòng nén tương ứng với COP nêu 44 bar, 75 bar, 26ºC, 2,4 A Bên cạnh đó, thí nghiệm việc thay đổi tiết diện tiết lưu thực với hệ thống Trong nghiên cứu diện tích mặt cắt ngang van tiết lưu giảm từ 8,195 xuống 0,091 mm2, áp suất làm mát tăng áp suất bay giảm Bên cạnh đó, cơng nén máy nén tăng lên giảm diện tích mặt cắt ngang van tiết lưu Ta nhận thấy chênh lệch áp suất dòng điện máy nén tăng lên mạnh mẽ diện tích mặt cắt ngang nhỏ 0,4 mm2 Đường cong áp suất làm mát đường cong công suất nén quy luật với thay đổi diện tích mặt cắt ngang Hơn nữa, nhiệt độ bay giảm từ 18,4 xuống 7,3 oC độ nhiệt giảm từ 3,4 xuống 1,1 oC, diện tích mặt cắt ngang giảm từ 3,825 xuống 0,091 mm2 Ngồi ra, cơng suất làm lạnh chu kỳ 168,45 kJ/kg, công suất máy nén 23,99 kJ/kg, kết nghiên cứu hệ số COP 7,01; hệ số COP cao kết thu từ nghiên cứu liên quan đăng tạp chí quốc tế uy tín Một nghiên cứu so sánh hệ số COP nghiên cứu nghiên cứu uy tín khác thực hiện, từ việc so sánh cho thấy nghiên cứu thu kết tốt nhiều so với nghiên cứu trước v Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung ABSTRACT This thesis focused on increasing COP (Coefficient of Performance) of CO2 air conditioning system with microchannel evaporator with subcooling cycle by experiment In this study, there are two different subcoolers namely S1 and S2 were installed and tested The experimental data show that the COP of the cycle working with the subcooler S2 is better which is at 7,2 The evaporator pressure, the subcooler pressure, the subcooling temperature and the compressor current corresponding to the above-mentioned COP are 44 bar, 75 bar, 26 ºC, and 2,4 A, respectively Besides, experiments on expansion and superheat processes of a transcritical CO2 air conditioning system were done In this study, the crosssectional area of the expansion valve reduces from 8,195 to 0,091 mm2, the cooler pressure increases and the evaporator pressure decreases; the pressure difference between cooler and evaporator increases Also, the power input of compressor increases as decreasing the cross-sectional area It is also observed that the pressure difference and power input strongly increase as the cross-sectional area is less than 0,4 mm2 The cooler pressure curve and the power input curve are the same rule as varying the cross-sectional area Moreover, the evaporating temperature decreases from 18,4 to 7,3 C and the superheat decreases from 3,4 to 1,1 C as the crosssectional area reduces from 3,825 to 0,091 mm2 In addition, the cooling capacity of this cycle is 168,45 kJ/kg, the compressor power is 23,99 kJ/kg, resulting the COP is 7,01; the COP is higher than those obtained from other literature reviews A total comparison between the present study and the other literatures was also indicated which confirms that the present study gained results look better vi Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung MỤC LỤC Chương I TỔNG QUAN 1.1 Tính cấ p thiế t của đề tài 1.2 Tổng quan nghiên cứu liên quan 1.2.1 Nghiên cứu nước 1.2.2 Nghiên cứu nước 19 1.3 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 20 1.3.1 Mục tiêu 20 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu 20 1.3.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 20 1.3.4 Giới hạn đề tài 20 1.3.5 Nội dung nghiên cứu 21 Chương II 22 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 22 2.1 Giới thiệu chung CO2 22 2.2 Chu trình điều hồ khơng khí sử dụng môi chất CO2 24 2.3 Tính tốn chu trình lạnh dùng mơi chất CO2 26 Chương III 30 THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM 30 3.1 Thiết kế mơ hình hệ thống thí nghiệm 30 3.1.1 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm 30 3.1.2 Máy nén lạnh CO2 31 3.1.3 Thiết bị làm mát 33 3.1.4 Dàn bay kênh micro 34 3.1.5 Van tiết lưu 35 3.1.6 Thiết bị lạnh 36 3.1.7 Dụng cụ thí nghiệm 37 3.2 Thiết lập thí nghiệm 38 3.2.1 Lắp đặt hệ thống điều hoà khơng khí CO2 dàn bay kênh micro 38 3.2.2 Trang bị điện cho hệ thống điều hoà khơng khí CO2 38 vii Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung 3.2.3 Sơ đồ mạch điện 39 3.2.4 Vận hành hệ thống 40 3.2.5 Ghi thông số vận hành 41 Chương IV 42 CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42 4.1 Các kết thực nghiệm 42 4.1.1 Thực nghiệm thiết bị lạnh S1 42 4.1.2 Thực nghiệm thiết bị lạnh S2 44 4.1.3 Thực nghiệm van tiết lưu 47 4.2 So sánh kết thực nghiệm với tính tốn lý thuyết 52 Chương V 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53 5.1 Kết luận 53 5.2 Kiến nghị 54 LỜI CẢM ƠN 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 viii Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT COP : Hệ số hiệu lượng (Coefficient Of Performance) I : Dòng máy nén, A h : Enthalpy, kJ/kg s : Entropy, kJ/kgK k : Hệ số truyền nhiệt tổng, W/m2K L : Chiều dài kênh micro, mm  : Bề dày thành thiết bị kênh micro, mm m : Lưu lượng khối lượng, g/s p : Áp suất, bar Q : Lượng nhiệt truyền qua thiết bị, W W : Công nén, W T : Nhiệt độ, K t : Nhiệt độ, oC ta : Nhiệt độ môi trường, oC  : Khối lượng riêng, kg/m3  : Hệ số dẫn nhiệt, W/mK  : Hệ số toả nhiệt đối lưu, W/m2K ω : Vận tốc, m/s η : Hiệu suất, % tlm : Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit, K p : Tổn thất áp suất, bar F : Diện tích trao đổi nhiệt, m2 Dk : Đường kính quy ước, m CFC : Chlorofluorocarbon HCFC : Hydrochlorofluorocarbon ix Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ thực nghiệm đặc tính truyền nhiệt sơi tính chất nhiệt vật lý CO2 Hình 1.2 Sơ đồ thực nghiệm thiết bị trao đổi nhiệt ngược chiều kênh micro Hình 1.3 Sơ Sơ đồ thực nghiệm thiết bị trao đổi nhiệt kênh micro sử dụng môi chất CO2 Hình 1.4 Sơ đồ thử nghiệm truyền nhiệt sôi CO2 10 Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống thực nghiệm kênh micro hình chữ nhật 15 Hin ̀ h 2.1 Cấu tạo CO2 22 Hin ̀ h 2.2 Đồ thị trạng thái CO2 22 Hin ̀ h 2.3 Đồ thị p-h chu trình CO2 24 Hin ̀ h 2.4 Độ chênh nhiệt độ trung bình logarit 25 Hin ̀ h 2.5 Đồ thị p-h biểu diễn trạng thái chu trình 26 Hin ̀ h 2.6 Biến thiên nhiệt độ dàn bay 28 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm sử dụng mơi chất lạnh CO2 có q lạnh 30 Hình 3.2 Máy nén Dorin CD 180H 32 Hình 3.3 Mơ tả cấu tạo bên máy nén Dorin CD 180H 33 Hình 3.4 Thiết bị làm mát 1,5 HP 34 Hình 3.5 Kích thước dàn bay kênh micro 35 Hình 3.6 Kích thước van tiết lưu 35 Hình 3.7 Kích thước thiết bị lạnh 36 Hình 3.8 Lắp đặt hệ thống điều hồ khơng khí CO2 thực nghiệm 38 Hình 3.9 Mạch động lực 39 Hình 3.10 Mạch điều khiển 40 Hình 3.11 Lắp đặt tủ điện điều khiển đồng hồ đo áp suất 40 Hình 4.1 Đồ thị p-h chu trình nén CO2 với S1 43 Hình 4.2 Đồ thị p-h chu trình nén CO2 với S2 45 Hin ̀ h 4.3 Đồ thị so sánh nghiên cứu với nghiên cứu khác 47 Hin ̀ h 4.4 Ảnh hưởng tiết diện cửa van tiết lưu đến thay đổi áp suất nguồn cấp 49 Hin ̀ h 4.5 Mối quan hệ tiết diện cửa van tiết lưu với nhiệt nhiệt độ bay 50 Hình 4.6 Đồ thị so sánh nghiên cứu với nghiên cứu khác 50 Hình 4.7 Nhiệt độ bay chụp từ camera nhiệt 51 x Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tóm tắt nghiên cứu môi chất lạnh tự nhiên Bảng 1.2 Tóm tắt nghiên cứu dịng hai pha Bảng 1.3 Tóm tắt nghiên cứu truyền nhiệt sơi 12 Bảng 1.4 Tóm tắt nghiên cứu ảnh hưởng hình dáng kích thước oC 16 Bảng 2.1 Các thơng số trạng thái điểm nút tính tốn lý thuyết oC 27 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật máy nén Dorin CD 180H 32 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật thiết bị làm mát panasonic 33 Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật dàn bay kênh micro 34 Bảng 3.4 Các thông số hình học thiết bị lạnh 36 Bảng 3.5 Độ xác phạm vi đo thiết bị đo 37 Bảng 3.6 Các thông số kỹ thuật thiết bị điện 38 Bảng 4.1 Thơng số thực nghiệm chu trình với thiết bị lạnh S1 42 Bảng 4.2 Thơng số trạng thái điểm nút chu trình với S1 44 Bảng 4.3 Kết tính tốn nhiệt với chu trình S1 44 Bảng 4.4 Thông số thực nghiệm chu trình với S2 45 Bảng 4.5 Thông số trạng thái điểm nút chu trình với S2 46 Bảng 4.6 Kết tính tốn nhiệt với chu trình S2 46 Bảng 4.7 Thông số thực nghiệm van tiết lưu 48 Bảng 4.8 Thông số thực nghiệm chu trình CO2 van tiết lưu 51 Bảng 4.9 So sánh kết thực nghiệm tính tốn lý thuyết 51 Bảng 4.10 So sánh kết thực nghiệm tính tốn lý thuyết 52 xi Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung Chương I TỔNG QUAN 1.1 Tính cấ p thiế t của đề tài Tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường đôi với giảm kích thước thiết bị vấn đề thời toàn cầu Đặc biệt, chất làm lạnh thân thiện với môi trường trao đổi nhiệt hiệu cao nhà khoa học giới đẩy mạnh Với tiến công nghệ vi chế tạo với công nghệ vật liệu mới, thiết bị trao đổi nhiệt kênh micro đời đáp ứng điều nhà khoa học nghiên cứu áp dụng vào nhiều lĩnh vực Trong ngành lạnh nói chung hay lĩnh vực điều hịa khơng khí nói riêng, nhà khoa học tiến hành nghiên cứu công nghệ micro với môi chất khác halocarbon hay môi chất lạnh tự nhiên Tuy nhiên sau Nghị định thư Montreal chất làm suy giảm tầng Ozone, hiệp ước quốc tế thiết kế để bảo vệ tầng ozone, việc đưa môi chất tự nhiên vào kỹ thuật lạnh nhiều nhà khoa học nghiên cứu áp dụng Những nghiên cứu rằng, môi chất CO2 (R744) xem chất làm lạnh thay hứa hẹn hiệu cao an tồn mơi trường Tuy nhiên nghiên cứu công nghệ thiết kế thiết bị bay sử dụng môi chất CO2 phương pháp thực nghiệm hạn chế, nắm bắt tình hình đề tài xin vào tìm hiểu q trình trao đổi nhiệt mơi chất CO2 dàn bay kênh micro cho hệ thống điều hịa khơng khí Đề tài vào nghiên cứu tăng COP (Coefficient Of Performance) hệ thống điều hịa khơng khí CO2 với dàn bay kênh micro có chu trình q lạnh thực nghiệm Kết bổ sung hữu ích cho phát triển công nghệ trao đổi nhiệt kênh micro đặc biệt với môi chất CO2, để nâng cao hiệu suất truyền nhiệt tối ưu hóa hình dạng, kích thước thiết bị bay tương lai thân thiện với môi trường Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung khác biệt áp suất hai thiết bị tăng lên rõ rệt Kết nguồn cấp cho máy nén tăng diện tích mặt cắt ngang van tiết lưu giảm, đặt biệt diện tích mặt cắt ngang giảm cịn 0,4 mm2 Bảng 4.7 thể thông số thực nghiệm chu trình CO2 có thiết bị q lạnh S2 thay đổi tiết diện van tiết lưu Trong nghiên cứu bốn đồng hồ đo áp suất cài đặt vòng lặp kiểm tra để có liệu áp suất Độ xác phạm vi đo chúng liệt kê bảng 3.5 Trong bảng 4.5 thông số áp suất lấy giá trị áp suất tuyệt đối giá trị áp suất từ đồng hồ áp kế cộng thêm phần áp suất khí Cịn thơng số nhiệt độ xác định từ dụng cụ đo nhiệt Tại năm điểm nhiệt động lực chu trình, cặp nhiệt kế lắp đặt Hệ thống thu liệu nhiệt độ ghi lại tín hiệu nhiệt độ từ cặp nhiệt kế Để tăng độ xác liệu nhiệt độ, nhiệt kế hồng ngoại camera nhiệt sử dụng để kiểm tra lại nghiên cứu Thermostat loại EW – 181H sử dụng để ghi lại nhiệt độ phịng Bảng 4.7 Thơng số thực nghiệm van tiết lưu Tiết diện (mm2) I (A) p1 (bar) t1 (oC) p2 (bar) t2 (oC) p3 (bar) t3’ (oC) t3 (oC) P4 (bar) t4 (oC) 49,5 27 50,5 27,5 50,5 27,3 27,5 50 27 1,9 52 20 61 34 61 29,5 29 54,5 18 8,195459 27 1,9 51 20 61 34 61 30,3 29,5 54 17,5 6,010003 27,3 1,9 50 19 61 35 61 30,5 29,8 53 17 1,639091 27,5 49,5 18,8 63 37 63 31 29,5 52,5 14 0,54636 27,8 49 18,5 63 39 63 32 29,8 51,5 13,5 0,42494 27,8 2,1 49 18 65 42 65 32,8 29,3 51 15,2 0,36424 28 2,2 46 14 68 47 68 33 29 48 12,8 0,27318 28,5 2,4 45,2 14 71 52 71 33,5 28 47 10 0,21247 28,5 48 Van mở hoàn toàn ta 27 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung 2,4 43 11 73 55 73 33 27 45 10 0,18212 28,8 2,4 43 9,5 73,5 57 73,5 32,1 26 44,5 9,5 0,15176 29 2,5 41,4 74 58,6 74 32.5 25 43 8,2 0,12141 30,5 2,6 40,6 8,4 75 62 75 32,8 25,3 42 7,3 0,09106 31 2,6 38,5 78 64 78 34 27 40 5,5 0,06070 32 (Ở ta nhiệt độ mơi trường giải nhiệt) Hình 4.4 đường cong áp suất môi chất CO2 thiết bị làm mát đường cong công nén máy nén tăng dần diện tích mặt cắt ngang thiết bị tiết lưu giảm Hình 4.4 Ảnh hưởng tiết diện cửa van tiết lưu đến thay đổi áp suất nguồn cấp Mối quan hệ diện tích mặt cắt ngang van tiết lưu với nhiệt nhiệt độ môi chất dàn bay thể hình 4.5 Kết nhiệt độ môi chất dàn bay giảm từ 18,4oC xuống 7,3oC nhiệt độ nhiệt giảm từ 3,4oC xuống 1,1oC, diện tích mặt cắt ngang giảm từ 3,825 mm2 xuống 0,091 mm2 49 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung Hình 4.5 Mối quan hệ tiết diện van tiết lưu với nhiệt nhiệt độ bay Một nghiên cứu so sánh hệ số COP trình thực nghiệm van tiết lưu với nghiên cứu [5] thực đồ thị p – h, hình 4.6 Thơng số thực nghiệm chu trình thể bảng 4.8 Thông số thực nghiệm lấy từ liệu thực nghiệm bảng 4.7 với diện tích tiết diện van tiết lưu 0,09106 m2 Nghiên cứu Nghiên cứu [5] Hình 4.6 Đồ thị so sánh nghiên cứu với nghiên cứu khác 50 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung Bảng 4.8 Thơng số thực nghiệm chu trình CO2 van tiết lưu I (A) p1 (bar) t1 (oC) p2 (bar) t2 (oC) p3 (bar) t3’ (oC) t3 (oC) P4 (bar) t4 (oC) 2,6 40,6 8,4 75 58 75 32,8 25,3 42 7,3 (Ở P áp suất t nhiệt độ) Kết tính tốn nhiệt q trình thực nghiệm van tiết lưu thể bảng 4.9 Từ kết ta thấy suất lạnh 165,3 kJ/kg, công nén máy nén 23,5 kJ/kg, kết hệ số COP đạt 7,03 So sánh với [5] ta thấy nghiên cứu có hệ số COP cao nhiều Bảng 4.9 Tính tốn nhiệt với chu trình CO2 thực nghiệm van tiết lưu h1 (kJ/kg) - 72.9 h2 (kJ/kg) - 48.91 h3’ (kJ/kg) - 127,6 h3 (kJ/kg) - 241,3 h4 (kJ/kg) - 240,1 q4-1 (kJ/kg) 168,4 w1-2 (kJ/kg) 23,99 COP 7,01 Hình 4.7 Nhiệt độ bay chụp từ camera nhiệt Hình 4.7 thể nhiệt độ dàn bay kênh micro chụp từ camera nhiệt Thông số nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ bay (tương ứng với áp suất bay hơi) 4.2 So sánh kết thực nghiệm với tính tốn lý thuyết Từ kết nghiên cứu thực nghiệm ta so sánh với kết tính tốn lý thuyết chương để từ đánh giá độ hồn thiện chu trình thực nghiệm, thể bảng 4.7 51 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung Bảng 4.10 So sánh kết thực nghiệm tính tốn lý thuyết Thơng số Tính tốn lý thuyết Thực nghiệm với S1 Thực nghiệm với S2 P2 80 75 75 P3 80 75 75 P4 39 44 44 P1 39 41,5 41,5 t3 32 28,6 26 to 9 COP 4,88 6,6 7,2 Từ bảng 4.10 so sánh kết thực nghiệm tính tốn lý thuyết ta nhận thấy hệ số COP thực nghiệm cao nhiều so với tính tốn lý thuyết theo liệu thiết kế máy nén Dorin Từ kết ta nhận thấy tầm quan trọng việc thực chu trình lạnh ảnh hưởng đến hệ số COP hệ thống nhiều Ngoài qua nghiên cứu thực nghiệm ta cịn thấy tổn thất áp suất mơi chất qua dàn bay micro lớn Tuy nhiên tổn thất không ảnh hưởng nhiều đến hệ số COP hệ thống 52 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung Chương V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Một nghiên cứu thực nghiệm q trình hạ nhiệt độ mơi chất thiết bị q lạnh với hệ thống điều hồ khơng khí CO2 thực Có hai thiết bị lạnh sử dụng chu trình thực nghiệm Thông số thực nghiệm thể đồ thị p-h, việc sử dụng phần mền EES Với thiết bị lạnh S1, hệ số COP đạt 6,6 áp suất bay 44 bar, áp suất lạnh 75 bar, nhiệt độ lạnh đạt 28,6oC, dòng vận hành máy nén 2,4 A Với thiết bị lạnh S2, hệ số COP đạt 7,2 áp suất bay 44 bar, áp suất lạnh 75 bar, nhiệt độ lạnh đạt 26oC, dòng vận hành máy nén 2,4 A Trong q trình thực đề tài nhóm nghiên cứu nghiên cứu thực nghiệm trình thay đổi tiết diện van tiết lưu với trạng thái hút nhiệt, dàn bay kênh micro với thiết bị lạnh S2 thực Trong nghiên cứu này, diện tích mặt cắt ngang van tiết lưu giảm từ 8,95 đến 0,091 mm2, áp suất thiết bị làm mát tăng lên áp suất bay giảm, chênh lệch áp suất làm mát bay tăng lên Bên cạnh đó, chênh lệch áp suất thể rõ diện tích mặt cắt ngang nhỏ 0,4 mm2 Kết công nén máy nén tăng lên giảm diện tích mặt cắt ngang, đồng thời cơng nén tăng mạnh diện tích mặt cắt ngang nhỏ 0,4 mm2 Đường cong áp suất làm mát đường cong đầu vào công nén quy luật với thay đổi diện tích mặt cắt ngang Nhiệt độ bay giảm từ 18,4 đến 7,3oC độ nhiệt giảm từ 3,4 xuống 1,1oC diện tích mặt cắt giảm từ 3,825 xuống 0,091 mm2 Một nghiên cứu so sánh COP từ kết thực nghiệm với nghiên cứu liên quan đăng tạp chí quốc tế uy tín thuộc ISI thực Kết cho thấy COP nghiên cứu thực nghiệm cao nhiều so với 53 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung nghiên cứu trước (hầu hết nghiên cứu trước có số COP < áp suất môi chất thiết bị làm mát khoảng 80  100 bar) 5.2 Kiến nghị Từ kết đạt nghiên cứu tăng COP hệ thống điều hịa khơng khí CO2 với dàn bay kênh micro có chu trình q lạnh thực nghiệm, tác giả khẳng định nghiên cứu hệ thống điều hịa khơng khí CO2 hướng mới, việc sử dụng môi chất CO2 vào hệ thống lạnh góp phần vào việc bảo vệ mơi trường tiết kiệm lượng Tác giả mong nhận hỗ trợ tích cực để tác giả có điều kiện tiếp tục nghiên cứu đề tài bậc cao hơn, nghiên cứu thể rõ tính cấp thiết khoa học công nghệ 54 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] G Lorentzen, “The use of natural refrigerants: a complete solution to the CFC/HCFC predicament”, Elsevier Science Ltd and IIR Int J Refri Vol 18, No 3, pp 190 197, 1995 [2] G Kuang , M Ohadi, S Dessiatoun, “Semi-Empirical Correlation of Gas Cooling Heat Transfer of Supercritical Carbon Dioxide in Microchannels” HVAC&R Research, 14:6, 861 – 870 [3] Manhoe Kim, Jostein Pettersen, Clark W Bullard, “Fundamental process and system design issues in CO2 vapor compression systems”, Progress in Energy and Combustion Science, Vol 30, 2004, pp 119 – 174 [4] X Zhao, P.K Bansal, “Flow boiling heat transfer characteristics of CO2 at low temperatures”, International Journal of Refrigeration 30 (2007) 937 – 945 [5] A.T Baheta et al, “Performance investigation of transcritical carbon dioxide refrigeration cycle”, Procedia CIRP 26 ( 2015 ) 482 – 485 [6] T.T Đang, J T Teng, “Comparisons of the heat transfer and pressure drop of the microchannel and minichannel heat exchangers”, Heat Mass Transfer (2011) 47:1311 – 1322 [7] T.T Dang et all “A study on the simulation and experiment of a microchannel counter-flow heat exchanger”Applied Thermal Engineering 30 (2010) 2163 – 2172 [8] Liang Xia, Yue Chan “Investigation of the enhancement effect of heat transfer using micro channel”, Energy Procedia 75 ( 2015 ) 912 – 918 [9] Asadi et al,” A review of heat transfer and pressure drop characteristics of single and two-phase microchannels”, International Journal of Heat and Mass Transfer 79 (2014) 34 – 53 [10] E.R Dario, L Tadrist, J.C Passos, “Review on two-phase flow distribution in parallel channels with macro and micro hydraulic diameters: Main results, analyses, trends” Applied Thermal Engineering 59 (2013) 316 – 335 [11] Yu et al,” Experiment and lattice Boltzmann simulation of two-phase gas–liquid flows in microchannels’, Chemical Engineering Science 62 (2007) 7172 – 7183 55 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung [12] Lixin Cheng and John R Thome, “Cooling of microprocessors using flow boiling of CO2 in a micro-evaporator: Preliminary analysis and performance comparison” Applied Thermal Engineering 29 (2009) 2426 – 2432 [13] Pettersen,” Flow vaporization of CO2 in microchannel tubes” Experimental Thermal and Fluid Science 28 (2004) 111 – 121 [14] Thome and Ribatski “State-of-the-art of two-phase flow and flow boiling heat transfer and pressure drop of CO2 in macro- and micro-channels”, International Journal of Refrigeration 28 (2005) 1149 – 1168 [15] Ducoulombier et al,” Carbon dioxide flow boiling in a single microchannel – Part I: Pressure drops”,Experimental Thermal and Fluid Science 35 (2011) 581 – 596 [16] R Yun, J.Y Heo, Y Kim, “Evaporative heat transfer and pressure drop of R410A in microchannels”, International Journal of Refrigeration 29 (2006) 92 – 100 [17] Cheng et al, “New prediction methods for CO2 evaporation inside tubes:Part I – A two-phase flow pattern map and a flow pattern based phenomenological model for two-phase flow frictional pressure drops”, International Journal of Heat and Mass Transfer 51 (2008) 111 – 124 [18] D.E Kim, D I Yu, D W Jerng, M H Kim, H S Ahn, “Review of boiling heat transfer enhancement on micro/nanostructured surfaces” Experimental Thermal and Fluid Science 66 (2015) 173 – 196 [19] Chaobin Dang, Nobori Haraguchi, Eiji Hihara, “Flow boiling heat transfer of carbon dioxide inside a small-sized microfin tube”, International Journal of Refrigeration 33 (2010) 655 – 663 [20] Xiande Fang, “A new correlation of flow boiling heat transfer coefficients for carbon dioxide”, International Journal of Heat and Mass Transfer 64 (2013) 802 – 807 [21] K Balasubramanian, M Jagirdar, P.S Lee*, C.J Teo, S.K Chou, “Experimental investigation of flow boiling heat transfer and instabilities in straight microchannels”, International Journal of Heat and Mass Transfer 66 (2013) 655 – 671 56 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung [22] Cho et al,”Experimental studies on the characteristics of evaporative heat transfer and pressure drop of CO2/propane mixtures in horizontal and vertical smooth and micro-fin tubes”, International Journal of Refrigeration 33 ( 2010 ) 170 – 179 [23] Rin Yun et al, “Boiling heat transfer and dryout phenomenon of CO2 in a horizontal smooth tube” International Journal of Heat and Mass Transfer 46 (2003) 2353 – 2361 [24] J Jin, J Chen, Z Chen, “Development and validation of a microchannel evaporator model for a CO2 air-conditioning system”, Applied Thermal Engineering 31 (2011) 137 – 146 [25] Kim and Bullard, “Development of a microchannel evaporator model for a CO2 air-conditioning system”, Energy 26 (2001) 931 – 948 [26] M.I Hasan, A.A Rageb, M Yaghoubi, H Homayoni, “Influence of channel geometry on the performance of a counter flow microchannel heat exchanger”, International Journal of Thermal Sciences 48 (2009) 1607 – 1618 [27] H.A Mohammed, P Gunnasegaran, N.H Shuaib, “Influence of channel shape on the thermal and hydraulic performance of microchannel heat sink”, International Communications in Heat and Mass Transfer 38 (2011) 474 – 480 [28] T.T Đang, J T Teng, The effects of configurations on the performance of microchannel counter-flow heat exchangers – An experimental study”, Applied Thermal Engineering 31 (2011) 3946 – 3955 [29] T.L Ngo, Y Kato, K Nikitin, T Ishizuka, “Heat transfer and pressure drop correlations of microchannel heat exchangers with S-shaped and zigzag fins for carbon dioxide cycles”, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol 32, 2007, pp 560 – 570 [30] Rin Yun, Yongchan Kim, Min Soo Kim, “Convective boiling heat transfer characteristics of CO2 in microchannels”, International Journal of Heat and Mass Transfer 48 (2005) 235 – 242 [31] S Barlak, S Yapici, O.N Sara, “Experimental investigation of pressure drop and friction factor for water flow in microtubes”, Int J Therm Sci 50 (2011)361 – 368 57 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung [32] Rin Yun, Yongchan Kim, Chasik Park, “Numerical analysis on a microchannel evaporator designed for CO2 air-conditioning systems”, Applied Thermal Engineering 27 (2007) 1320 – 1326 [33] Y.T Ge et al, “Design Optimisation of CO2 Gas cooler/Condenser in a Refrigeration System”, Energy Procedia 61 ( 2014 ) 2311 – 2314 [34] Liang Yang, Hui Li, Si-wei Cai, Liang-liang Shao, Chun-lu Zang, “Minimizing COP loss from optimal high pressure correlation for transcritical CO2 cycle”, Applied Thermal Engineering, 89, 2015, 656 – 662 [35] R Cabello, D Sa´nchez, R Llopis, E Torrella, “Experimental evaluation of the energy efficiency of a CO2 refrigerating plant working in transcritical conditions”, Applied Thermal Engineering, 28, 2008, 1596 – 1604 [36] D Colorado a , J A Hernández, W Rivera, “Comparative study of a cascade cycle for simultaneous refrigeration and heating ammonia, R134a, butane, propane, and CO2 as working fluids”, International Journal of Sustainable Energy, 31, 2012, 365 – 381 [37] Young Chul Kwon, Dae Hoon Kim, Jae Heon Lee, Jun Young Choi and Sang Jae Lee, “Experimental study on heat transfer characteristics of internal heat exchangers for CO2 system under cooling condition”, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol 23, 2009, 698 – 706 [38] Tankhuong Nguyen, Tronghieu Nguyen, Thanhtrung Dang, and Minhhung Doan, “An experiment on a CO2 air conditioning system with Copper heat exchangers”, International Journal of Advanced Engineering, Management and Science, Vol 2, 2016, pp 2058-2063 [39] Ketdoan V Chau, Tronghieu Nguyen, and Thanhtrung Dang, “Numerical Simulation on Heat Transfer Phenomena in Microchannel Evaporator of A CO2 Air Conditioning System”, American Journal of Engineering Research (AJER), Vol 6, 2017, pp 174-180 [40] Kandlikar SG, Garimella S, Li DQ, Colin S, King MR, “Heat transfer and fluid flow in minichannels and microchannels”, Elsevier Pte Ltd., Singapore (2006) 58 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung [41] Trung Hùng cộng sự, “Nghiên cứu ảnh hưởng sơ đồ dịng chảy đến q trình bay kênh micro”, Hội nghị khoa học công nghệ tồn quốc khí - Lần thứ IV 31072015-TTD [42] Trung Tân cộng sự, “Nghiên cứu ảnh hưởng hình dáng hình học kênh micro đến đặc tính truyền nhiệt cho dịng chảy hai pha phương pháp mô số”, Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí - Lần thứ IV 31072015-TTD [43] Trung Hiếu cộng sự, “Nghiên cứu đặc tính truyền nhiệt thiết bị bay kênh micro dùng môi chất CO2 phương pháp mô số”, Hội nghị khoa học công nghệ tồn quốc khí - Lần thứ IV 31072015-TTD [44] Trung Hùng, “Nghiên cứu ảnh hưởng lực trọng trường đến đặc tính truyền nhiệt lưu chất trao đổi nhiệt kênh Micro”, Đề tài cấp trường trọng điểm 2011 – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM [45] Trung Hùng, “Nghiên cứu ảnh hưởng tính chất vật lý lưu chất tản nhiệt kênh Micro”, Đề tài cấp trường trọng điểm 2012 – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM [46] https://vi.wikipedia.org/wiki/Cacbon_%C4%91i%C3%B4x%C3%ADt [47] http://www.daikin.com.vn/en/products/residential/split/ftkv/index.html [48]http://www.tranevietnam.com/en/Products/Dx-Unitary-System/ResidentalSplit-Air-Conditioners/Premio-New-High-Wall-Type-Air-Conditioner/ 59 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung PHỤ LỤC 60 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung 61 S K L 0 ... vi nghiên cứu Hệ thống thực nghiệm hệ thống điều hịa khơng khí CO2 với dàn bay kênh micro có chu trình q lạnh Nghiên cứu thực nghiệm tăng COP hệ thống điều hồ khơng khí sử dụng mơi chất lạnh CO2. .. tăng cường hệ số COP Do đó, nghiên cứu thực nghiệm việc tăng COP hệ thống điều hịa khơng khí CO2 với dàn bay kênh micro có chu trình q lạnh hướng nghiên cứu cần quan tâm mà nghiên cứu tập trung... Luận Văn Thạc Sĩ GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung 1.3 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 1.3.1 Mục tiêu Nghiên cứu tăng COP hệ thống điều hịa khơng khí CO2 với dàn bay kênh micro với chu trình lạnh thực nghiệm