Hcmute nghiên cứu chế tạo máy lạnh hấp thụ nh3 h2o công suất nhỏ loại liên tục sử dụng nhiệt thải để sản xuất nước đá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3 - H2O CÔNG SUẤT NHỎ LOẠI LIÊN TỤC SỬ DỤNG NHIỆT THẢI ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ MÃ SỐ: B2017.SPK.01 SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2019 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3 - H2O CÔNG SUẤT NHỎ LOẠI LIÊN TỤC SỬ DỤNG NHIỆT THẢI ĐỂ SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ Mã số: B2017.SPK.01 Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Hồng An Quốc Tp Hồ Chí Minh, 2019 Luan van Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Họ tên (học hàm, học vị) Đơn vị cơng tác Vai trị thực Chữ ký đề tài PGS.TS Hoàng An Quốc ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Chủ nhiệm GS.TS Lê Chí Hiệp ĐH Bách Khoa Tp HCM Thành viên TS Nguyễn Hiếu Nghĩa ĐH Công Nghiệp Tp HCM Nghiên cứu viên TS Lê Xuân Hòa ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Thành viên ThS Lại Hoài Nam ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Thành viên i Luan van LỜI CÁM ƠN Nhóm nghiên cứu xin cám ơn Bộ Giáo dục Đào tạo, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh hỗ trợ nhóm thực nghiên cứu khoa học khuôn khổ Đề tài Khoa học số B2017.SPK.01 ii Luan van MỤC LỤC PHẦN I THÔNG TIN CHUNG PHẦN II NỘI DUNG ĐỀ TÀI DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .i DANH MỤC BẢNG BIỂU i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT i CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN Tổng quan nghiên cứu máy lạnh hấp thụ 1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Đánh giá kết công trình nghiên cứu cơng bố 1.2.1 Ưu điểm .8 1.2.2 Tồn 1.3 Lý chọn đề tài 1.3.1 Lý 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu .9 1.3.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 10 1.4 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 10 1.4.1 Mục tiêu 10 1.4.2 Nhiệm vụ 11 1.5 Kết luận 11 CHƯƠNG 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 Mô tả hệ thống 12 2.1.1 Kết cấu hệ thống 12 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 13 2.1.3 Thông số nhiệt động 15 2.2 Các ảnh hưởng đến hiệu truyền nhiệt-truyền chất 17 2.2.1 Ảnh hưởng kết cấu bình hấp thụ .17 2.2.2 Ảnh hưởng chế độ chảy dung dịch loãng 18 2.2.3 Ảnh hưởng lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ dung dịch loãng 19 2.2.4 Ảnh hưởng NH3 20 2.2.5 Ảnh hưởng nước giải nhiệt 20 i Luan van CHƯƠNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 21 3.1 Mơ hình tốn hệ thống .21 3.2 Lưu đồ thuật toán hệ thống 25 3.3 Kết mô 27 3.4 Kết luận 29 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG 30 4.1 Bình hấp thụ .30 4.2 Bình sinh 34 4.2.1 Tính thể tích bình sinh 34 4.2.2 Chế tạo .35 4.2.3 Kiểm tra bền cho bình sinh 36 4.3 Bình chứa 36 4.3.1 Tính thể tích bình chứa 36 4.3.2 Tính kiểm tra bền cho bình chứa .38 4.4 Bình ngưng tụ 38 4.4.1 Tính diện tích trao đổi nhiệt 38 4.4.2 Thiết kế bình ngưng tụ 39 4.4.3 Tính kiểm tra bền cho bình ngưng tụ 40 4.5 Bộ bay 41 4.5.1 Tính diện tích trao đổi nhiệt 41 4.5.2 Chế tạo .44 4.6 Ống chiết tách 45 4.7 Bộ trao đổi nhiệt dung dịch 47 4.7.1 Tính diện tích trao đổi nhiệt 47 4.7.2 Chế tạo .47 4.8 Kết luận 48 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 50 5.1 Xây dựng mơ hình thực nghiệm 50 5.2 Kết thí nghiệm 53 5.3 Xác định nồng độ dung dịch nạp .58 5.4 Ảnh hưởng lưu lượng dung dịch lỗng đến từ bình phát sinh 63 5.5 Ảnh hưởng lưu lượng dòng đến từ bay 64 ii Luan van 5.6 Ảnh hưởng nước giải nhiệt 65 5.7 Kết luận 65 CHƯƠNG 6.1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 67 Chu trình lạnh hấp thụ 67 6.1.1 Nhiệt độ vận hành hệ thống 67 6.1.2 Đánh giá độ sai lệch 69 6.1.3 Nhiệt độ sinh tối ưu 70 6.2 Bình hấp thụ kiểu màng chảy 72 6.2.1 Các ảnh hưởng đến trình hấp thụ màng chảy 72 6.2.2 Đánh giá độ sai lệch 74 6.3 Luận giải nguồn nhiệt thải 78 6.4 Kết luận 79 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 7.1 Những đóng góp khoa học .80 7.2 Kết luận 80 7.3 Kiến nghị 82 BÀI BÁO KHOA HỌC 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO .85 PHỤ LỤC Phụ lục Qui trình nạp dung dịch NH3-H2O, vận hành khắc phục cố Phụ lục Bộ vẽ thiết kế gồm 06 vẽ Phụ lục Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo đề tài Phụ lục Hợp đồng NCKH Phụ lục Thuyết minh đề tài NCKH iii Luan van DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Chu trình máy lạnh hấp thụ cấp .3 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh NH3-H2O cấp 12 Hình 2.2 Đồ thị i-C máy lạnh hấp thụ cấp thiết kế 14 Hình 2.3 Mơ hình hấp thụ với nước giải nhiệt ngược chiều 18 Hình 3.1 Lưu đồ thuật tốn mơ máy lạnh hấp thụ NH3-H2O .27 Hình 3.2 COP theo nhiệt độ sinh nhiệt độ bay mơ .29 Hình 4.1 Bản vẽ cấu tạo bình hấp thụ 31 Hình 4.2 Bản vẽ chế tạo bình hấp thụ 32 Hình 4.3 Thử màng nước chảy chùm ống giải nhiệt 33 Hình 4.4 Ảnh bình hấp thụ chế tạo 34 Hình 4.5 Bình sinh 35 Hình 4.6 Bình chứa NH3 38 Hình 4.7 Bình ngưng tụ 40 Hình 4.8 Bộ bay 45 Hình 4.9 Ống chiết tách 46 Hình 4.10 Bộ trao đổi nhiệt dung dịch 48 Hình 5.1 Dụng cụ đo bố trí sơ đồ máy lạnh thiết kế .50 Hình 5.2 Nguyên lý thu thập liệu .51 Hình 5.3 Máy lạnh hấp thụ thí nghiệm 52 Hình 5.4 Thử nghiệm máy lạnh hấp thụ giai đoạn đầu 53 Hình 5.5 Máy lạnh hấp thụ chạy thí nghiệm sản xuất nước đá 54 Hình 5.6 Biến đổi nhiệt độ lưu lượng dòng 55 Hình 5.7 Biến đổi nhiệt độ lưu lượng dung dịch .56 Hình 5.8 Màng hình liệu máy lạnh hấp thụ thí nghiệm .57 Hình 5.9 Nhiệt độ, COP theo thí nghiệm 60 Hình 5.10 Nhiệt độ, COP theo thi nghiệm 60 Hình 5.11 Nhiệt độ, COP theo thí nghiệm 61 Hình 5.12 Nhiệt độ, COP theo thí nghiệm 62 Hình 5.13 Lưu lượng dung dịch lỗng vào bình hấp thụ 63 Hình 5.14 Lưu lượng dịng vào bình hấp thụ 64 Hình 5.15 Nhiệt độ nước muối theo lưu lượng nước giải nhiệt 65 Hình 6.1 COP theo nhiệt độ sinh nhiệt độ bay 67 Hình 6.2 COP theo nhiệt độ sinh nhiệt độ ngưng tụ 68 Hình 6.3 COP theo nhiệt độ sinh nhiệt độ hấp thụ .68 Hình 6.4 So sánh COP theo mơ thí nghiệm 69 Hình 6.5 Nhiệt độ nước muối theo nhiệt độ sinh 71 Hình 6.6 Hệ số truyền nhiệt hệ số truyền chất theo nhiệt độ nước giải nhiệt 72 Hình 6.7 Hệ số truyền nhiệt hệ số truyền chất theo nồng độ dung dịch 73 i Luan van Hình 6.8 Hệ số truyền nhiệt hệ số truyền chất theo độ phân phối dung dịch 74 Hình 6.9 Giá trị điểm trạng thái đo 75 Hình 6.10 Biến đổi nhiệt độ cơng suất bình hấp thụ 76 Hình 6.11 Sự biến đổi nhiệt độ nồng độ dung dịch 77 ii Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Năng suất máy đá ống .9 Bảng 1.2 Năng suất lạnh với khả đáp ứng bơm dung dịch 10 Bảng 3.1 Các điểm trạng thái máy lạnh hấp thụ theo mô 28 Bảng 3.2 Diện tích phận máy lạnh hấp thụ chế tạo .29 Bảng 4.1 Ứng suất định mức cho phép thép cacbon thép hợp kim 36 Bảng 4.2 Thành phần hóa học inox 304 37 Bảng 4.3 Ứng suất định mức cho phép thép cacbon thép hợp kim 40 Bảng 4.4 Các phận mơ hình máy lạnh hấp thụ chế tạo 49 Bảng 5.1 Các điểm trạng thái máy lạnh hấp thụ thí nghiệm 57 Bảng 5.2 COP/COPu thí nghiệm .59 Bảng 5.3 COP/COPu thí nghiệm thay đổi lưu lượng nước giải nhiệt .65 Bảng 6.1 Một số điều kiện vận hành thường gặp 71 Bảng 6.2 Các điểm trạng thái máy lạnh hấp thụ thiết kế 75 Bảng 6.3 Hệ số truyền nhiệt hệ số truyền chất từ nghiên cứu khác .78 Bảng 7.1 Các ảnh hưởng đến COP 81 Bảng 7.2 Các ảnh hưởng đến k hm 81 i Luan van Hình 6.8 Hệ số truyền nhiệt hệ số truyền chất theo độ phân phối dung dịch Mật độ phân phối dung dịch giảm hệ số truyền nhiệt giảm, hệ số truyền chất giảm Mật độ phân phối dung dịch giảm 1% hệ số truyền nhiệt giảm 0,56%, hệ số truyền chất giảm 3,27% Hình 6.8 trình bày ảnh hưởng kết hợp thay đổi mật độ phân phối dung dịch nồng độ dung dịch Nồng độ dung dịch giảm hệ số truyền nhiệt tăng, hệ số truyền chất tăng theo mong muốn thực tế 6.2.2 Đánh giá độ sai lệch Tính cho điều kiện mơi trường TP Hồ Chí Minh nguồn nhiệt cấp vào đáp ứng nhu cầu làm nước đá Theo hình 6.9, liệu đầu vào: nhiệt độ ngưng tụ NH3 (tc = 34,5oC), nhiệt độ hấp thụ dung dịch NH3-H2O đậm đặc rời khỏi bình hấp thụ (ta = 36,6 o C), nhiệt độ bay NH3 bay (te = -19oC), công suất điện cấp vào Psupply = 3,76kW, nhiệt độ phát sinh dung dịch bình phát sinh tg = 120oC Tính chất nhiệt động trạng thái khác hệ thống thể bảng 6.2 74 Luan van Hình 6.9 Giá trị điểm trạng thái đo Bảng 6.2 Các điểm trạng thái máy lạnh hấp thụ thiết kế Điểm NH3-H2O p (bar) t (oC) C (%) i (kJ/kg) v (l/p) m (kg/s) χ Trạng thái NH3 1,6 17,5 99,4 1333,3 11,34 0,0013 1,064 Hơi nhiệt NH3-H2O 1,5 36 32,5 -99,3 1,31 0, 0191 NH3-H2O 14 40,1 32,5 -80,4 1,31 0, 0191 -0,159 Lỏng lạnh NH3-H2O 13,93 99,1 32,5 185,4 1,31 0, 0191 -0,025 Lỏng lạnh NH3-H2O 13,9 118 90 1611,4 12,6 0,0015 1,139 Hơi nhiệt NH3-H2O 13,87 112,5 27,8 276,4 1,215 0, 0179 NH3-H2O 13,8 48,8 27,8 -9,65 1,215 0, 0179 -0,162 Lỏng lạnh NH3-H2O 1,62 49 27,8 -9,65 1,215 0, 0179 -0,162 Lỏng lạnh H2O 13,9 107,8 448 0,0133 0,0002 10 NH3 13,85 107,8 99,4 1496,6 11,34 0, 0013 1,171 Hơi nhiệt 11 NH3 13,8 30,2 99,4 130,9 11,34 0, 0013 12 NH3 1,73 -14,3 99,4 130,9 11,34 0, 0013 0,181 Hai pha 13 NH3 1,62 -20 99,6 1245,5 58,5 0, 0013 Lỏng bão hòa Lỏng bão hòa Lỏng bão hòa Lỏng bão hòa Hơi bão hịa Cơng suất phận: bay hơi, ngưng tụ, hấp thụ, phát sinh, cột chiết tách, công suất bơm dung dịch, hệ số hiệu nhiệt hệ thống Q e = 1,52kW; Qc = 1,727kW; Qa = 3,412kW; Qg = 3,762kW; Qd = 0,41kW; Qp_out = 0,362kW; COP = 0,413 Bội số tuần hoàn f = 15,1 Thí nghiệm thực cho máy lạnh hấp thụ hoàn chỉnh hoạt động ổn định Theo tính tốn hệ thống, Cơng suất nhiệt bình hấp thụ Qa_compute = 3,412kW 75 Luan van Công suất nhiệt bình hấp thụ đo đạc cơng suất mà dịng nước giải nhiệt mang Qa_cooling = mw*Cp*Δtw = 16,4*0,995*4,174*(33,5-30,7)/60 = 3,084kW Công suất bao gồm phần cơng suất nhiệt dịng nhiệt độ thấp vào bình hấp thụ 18,5oC lên đến nhiệt độ dung dịch đậm đặc khỏi bình hấp thụ 35,8oC; nhiệt dung riêng dịng NH3 Cp_ammo = 2,72 kJ/(kg.K); lưu lượng dòng NH3 mammo = 1,82g/s Qa_ammo = mammo*Cp_ammo*tammo = 1,82*2,72*(36-17,5)*0,001 = 0,091kW Vì thế, Qa_meas = Qa_cooling + Qa_ammo = 3,270kW Hình 6.10 Biến đổi nhiệt độ cơng suất bình hấp thụ Hệ số truyền nhiệt theo phương trình mối quan hệ hệ số truyền nhiệt k[W/(m2.K)] k = f(C; Г; T) = f(0,308; 0,008; 306,3) = 0,863kW/(m2K) Diện tích bề mặt ống giải nhiệt bình hấp thụ Aa = π*0,01*(6*0,18*28) = 0,95m2 Nhưng chảy xuống diện tích dính ướt bị thu hẹp khơng dần nên diện tích bề mặt ống giải nhiệt thực 0,85m2 Nhiệt dung riêng dòng NH3 Cp_ammo = 2,72kJ/(kg.K) Hệ số phân phối phụ thuộc vào lưu lượng dung dịch loãng cấp vào ϕГ = 0,65 Theo kết mơ hình 6.10 có Qa_sim = 3,671kW Sai số tính tốn hệ thống Qa_compute so với kết thực nghiệm Qa_meas 4,3% Sai số kết mô (từ mối quan hệ hệ số truyền nhiệt k) Q a_sim so với kết thực nghiệm Qa_meas 12,3% 76 Luan van Hình 6.11 Sự biến đổi nhiệt độ nồng độ dung dịch Hệ số truyền chất hm từ phương trình hồi quy sử dụng giá trị trung bình để tính cho diện tích truyền nhiệt truyền chất Hệ số truyền chất theo phương trình mối quan hệ hệ số truyền chất hm = f(C; Г; T) = f(0,308; 0,008; 306,3) = 1,45*10-5m/s Theo kết mơ hình 6.11 có nồng độ dung dịch loãng vào đặc 29% 33,4%, có độ tăng nồng độ 4,4% (nồng độ dung dịch đặc chưa đạt nồng độ bảo hoà 35,4% tương ứng với nhiệt độ dung dịch khỏi bình hấp thụ 47oC) Theo đo đạc, nồng độ dung dịch loãng vào đặc đo đạc 28,32% 31,55% (kết đo đạc mẫu W8.1 S8.1 ngày 03/08/2016 phần phụ lục 4) có độ tăng nồng độ 3,59% Độ tăng nồng độ mơ đo đạc có sai số 36,22% Thành phần sai số nồng độ dung dịch đo đạc phụ thuộc nhiều vào giai đoạn lấy dịch, bảo quản, lưu trữ, cho dung dịch ống nghiệm Sai số lại phương pháp thực đo đạc trình bày phụ lục Theo Sangsoo Lee cộng [47] tìm hệ số truyền nhiệt k = f(C; Г; P) = f(0,25; 0,008; 2,5) = 0,880kW/(m2.K) hệ số truyền chất hm = f(C; Г; P) = f(0,25; 0,008; 2,5) = 1,65*10-5m/s 77 Luan van Bảng 6.3 Hệ số truyền nhiệt hệ số truyền chất từ nghiên cứu khác Phân tích k [W/(m2.K)] [5] 545 ÷ 940 [16] 540 ÷ 1160 [6] 571 ÷ 831 hm (m/s) Ghi Do = 1,575mm; Di= 1,168mm m = 0,0151 ÷ 0,0266 kg/s hoặc; t = 52°C, 81°C; C = 28 ÷ 35% Do = 1,575mm; Di = 1,168mm 2,1944*10-5 3,2222*10-5 ÷ Г = 0,00138 ÷ 0,005 kg/(m.s) Do = 15,88; 12,7; 9,52 mm Sim Г = 0,008 ÷ 0.05 kg/(m.s) Exp Г= 0,0143 ÷ 0,0303 kg/(m.s) [85] 852 mf = 0,01453 m = 0,0095 ÷ 0,0191 kg/s; t = 39,8 ÷ 49,7 °C; kg/(m2.s) C = 39,6% mf= 0,01847 kg/(m2.s) [72] 753-1853 Nghiên 749,9 ÷ 1240 cứu 0,55*10-5 3,31*10-5 ÷ Do= 9,5mm 1,365*10-5 1,731*10-5 ÷ Cin= 30%; Tw= 306,3K (34,5°C); Г= 0,005 ÷ 0,015 [kg/(m.s)] 0,001 ÷ 0,0324 (kg/s) 6.3 Luận giải nguồn nhiệt thải Từ TN7, hiệu suất làm lạnh nước muối COPu = 0,262 đạt cao nhất; nhiệt độ nước muối giới hạn tlim = -18oC tính tốn mơ nhiệt độ sinh tối ưu Vậy để làm nước đá chế độ nhiệt độ sinh khoảng 120oC Theo kỹ thuật Pinch, nhiệt độ khói nóng khỏi sinh phù hợp 127oC (trường hợp trao đổi nhiệt trực tiếp khói nóng dung dịch bão hịa lỗng bình sinh hơi) Nguồn nhiệt có nhiệt độ từ 130oC trở lên tận dụng nhiệt từ nguồn nhiệt thải có enthalpy trung bình (110 – 160oC từ khí thải lị hơi, tuabin khí, động pittơng, lị nướng sấy, …) Năng suất nguồn nhiệt cấp vào bình phát sinh phụ thuộc vào hiệu suất trao đổi nhiệt từ nguồn nhiệt cấp với nhiệt lượng cấp vào bình sinh để vận hành chu trình Hiệu suất trao đổi nhiệt khoảng 90% hiệu suất làm nước đá máy lạnh hấp thụ 21% Nên hiệu 78 Luan van suất tổng 18,9% Vậy, ứng với suất nước đá nhắm đến từ 30kW - 60kW suất nguồn nhiệt cấp từ 158kW - 317kW 6.4 Kết luận Những mô tìm cho máy lạnh hấp thụ so sánh với kết thực nghiệm Các đường cong hiệu suất máy lạnh hấp thụ thể phạm vi (-20oC < te < -5oC, 28oC < tc < 36oC, 28oC < ta < 36oC): - Khi nhiệt độ bay mơi chất lạnh giảm 1oC COP hệ thống giảm 1,1% ; - Khi nhiệt độ ngưng tụ mơi chất giảm 1oC COP hệ thống tăng 0,63%; - Khi nhiệt độ hấp thụ dung dịch khỏi bình hấp thụ giảm 1oC COP hệ thống tăng 0,44%; - Mối tương quan nhiệt độ sinh tối ưu thiết lập 79 Luan van CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Những đóng góp khoa học Đề tài có đóng góp khoa học sau: Chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3-H2O cấp hoàn chỉnh theo điều kiện công nghệ Việt Nam hoạt động ổn định phục vụ sản xuất nước đá Xác định ảnh hưởng nhiệt độ bay môi chất lạnh, nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh, nhiệt độ hấp thụ dung dịch khỏi bình hấp thụ đến COP máy lạnh hấp thụ Thiết lập mối tương quan nhiệt độ sinh tối ưu theo nhiệt độ bay môi chất lạnh bay hơi, ngưng tụ mơi chất lạnh bình ngưng tụ, hấp thụ dung dịch khỏi bình hấp thụ Xác định ảnh hưởng lưu lượng dung dịch, ảnh hưởng nhiệt độ nước giải nhiệt ảnh hưởng nồng độ dung dịch đến hệ số truyền nhiệt hệ số truyền chất 7.2 Kết luận Chương trình mơ máy lạnh hấp thụ khẳng định phù hợp với mơ hình thực mặt thiết kế vận hành Các thông số đo đạc điểm nút đưa vào chương trình mơ để xác định hiệu suất máy lạnh hấp thụ COP hiệu suất làm lạnh nước muối COPu để chế độ vận hành phù hợp cho mục đích sản xuất nước đá Theo thí nghiệm, nhiệt độ giới hạn nước muối đạt khoảng -18°C lưu lượng dung dịch lỗng từ bình phát sinh vào bình hấp thụ V8 = 0,78l/p từ bay vào bình hấp thụ V13 = 77,75l/p phải vừa đủ theo suất cấp nhiệt từ bình phát sinh Qg = 3,76kW Chế độ phù hợp để sản xuất nước đá thí nghiệm 10 có hệ số hiệu máy COP = 0,436 hiệu suất làm nước đá COPu = 0,262; nhiệt độ trung bình khỏi bình phát sinh khoảng t5 = 116,5°C Trong phạm vi (-20oC < te < -5oC, 28oC < tc < 36oC, 28oC < ta < 36oC), COP hệ thống giảm 1,1% nhiệt độ bay môi chất lạnh giảm 1oC COP hệ thống 80 Luan van tăng 0,63% 0,44% nhiệt độ ngưng tụ môi chất giảm 1oC nhiệt độ hấp thụ dung dịch khỏi bình hấp thụ giảm 1oC Bảng 7.1 Các ảnh hưởng đến COP Biến COP te giảm 1oC giảm 1,1 % tc giảm 1oC tăng 0,63% ta giảm 1oC tăng 0,44% Mối tương quan nhiệt độ sinh tối ưu theo nhiệt độ bay môi chất lạnh bay hơi, ngưng tụ môi chất lạnh bình ngưng tụ, hấp thụ dung dịch khỏi bình hấp thụ, sinh dung dịch bình sinh (20oC < te < -10oC, 30oC < tc < 35oC, 30oC < ta < 38oC, 95oC < tg < 125oC) theo mối quan hệ (6.1) (6.2) Khi tăng lưu lượng dung dịch loãng sẽ làm tăng hệ số truyền nhiệt đáng kể, hệ số truyền chất tăng nhẹ Mật độ phân phối dung dịch giảm 1% hệ số truyền nhiệt giảm 0,56%, hệ số truyền chất giảm 3,27% Nhiệt độ nước giải nhiệt giảm nồng độ trung bình lớp màng khỏi ống tăng, nhiệt độ trung bình lớp màng khỏi ống giảm Nhiệt độ nước giải nhiệt giảm oC hệ số truyền nhiệt tăng 0,95%, hệ số truyền chất tăng 3,7% Khi giảm nồng độ dung dịch loãng sẽ làm tăng hệ số truyền nhiệt hệ số truyền chất tăng mạnh Nồng độ dung dịch giảm 1% hệ số truyền nhiệt tăng 1,46%, hệ số truyền chất tăng 1,39% Bảng 7.2 Các ảnh hưởng đến k hm Biến k [W/(m2.K)] hm (m/s) Г giảm 1% giảm 0,56% giảm 3,27% tw giảm 1oC tăng 0,95% tăng 3,7% C giảm 1% tăng 1,46% tăng 1,39% 81 Luan van 7.3 Kiến nghị Nghiên cứu phận hệ thống lạnh hấp thụ để lưu hành thị trường Cụ thể phát triển phát sinh hấp thụ có kết cấu suất khác nhau, đa dạng hóa sản phẩm phục vụ cho nhóm khách hàng có nhu cầu khác Nghiên cứu nguồn nhiệt thải có nhiệt độ từ 130 oC trở lên tận dụng cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ phục vụ mục đích làm lạnh khu vực khác toàn quốc 82 Luan van BÀI BÁO KHOA HỌC Nghia-Hieu Nguyen, Hiep-Chi Le, Quoc-An Hoang, Heat and Mass Transfer of NH3H2O Falling-Film Absorption on Horizontal Round Tube Banks, Mathematics and Computer Science Vol 3, No 4, 2018, pp 93-99 doi: 10.11648/j.mcs.20180304.13 Q Hoang, H Le and N Nguyen, "Evaluation of heat and mass transfer coefficients in horizontal tube falling film NH3/H2O absorber," 2017 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE), Ho Chi Minh City, 2017, pp 636-641 Nguyễn Hiếu Nghĩa, Lê Chí Hiệp, Hồng An Quốc, Phân tích lý thuyết thực nghiệm xác định nhiệt độ phát sinh tối ưu máy lạnh hấp thụ NH3-H2O sản xuất nước đá, Tạp chí Phát triển khoa học công nghệ - Đại học quốc gia TP HCM, số k1, 2017, Tr 45-52 Nguyễn Hiếu Nghĩa, Lê Chí Hiệp, Hồng An Quốc, Nghiên cứu thực nghiệm hoạt động máy lạnh hấp thụ NH3-H2O loại liên tục, Năng lượng Nhiệt, 133, 9-14, 2017 83 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] L C Hiệp, Máy Lạnh Hấp Thụ Trong Kỹ Thuật Điều Hòa Khơng Khí NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2004 Keith E Herold, Reinhard Radermacher, and S A Klein, Absorption Chillers and Heat Pumps: by CRC Press, 1996, p 356 [Online] Available I Mahmoud, K Ishida, and M Monde, "Analysis of ammonia vapor absorption into ammonia water mixtures: mass diffusion flux," Heat and Mass Transfer, journal article vol 41, no 10, pp 875-889, 2005 H Y Kim, B B Saha, and S Koyama, "Development of a slug flow absorber working with ammonia–water mixture: part II—data reduction model for local heat and mass transfer characterization," International Journal of Refrigeration, vol 26, no 6, pp 698-706, 9// 2003 L Harikrishnan, M P Maiya, and S Tiwari, "Investigations on heat and mass transfer characteristics of falling film horizontal tubular absorber," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol 54, no 11–12, pp 2609-2617, 5// 2011 J M G Meacham, Srinivas, "Ammonia-Water Absorption Heat and Mass Transfer in Microchannel Absorbers with Visual Confirmation," ASHRAE vol 110 no 1, pp 525-532, 2004 A H Uppal, B Norton, and S D Probert, "A low-cost solar-energy stimulated absorption refrigerator for vaccine storage," Applied Energy, vol 25, no 3, pp 167174, // 1986 E D Rogdakis and K A Antonopoulos, "Performance of a low- temperature NH3 H2O absorption-refrigeration system," Energy, vol 17, no 5, pp 477-484, 1992/05/01 1992 D.-W Sun, "Comparison of the performances of NH3-H2O, NH3-LiNO3 and NH3NaSCN absorption refrigeration systems," Energy Conversion and Management, vol 39, no 5–6, pp 357-368, 3// 1998 C P Jawahar, B Raja, and R Saravanan, "Thermodynamic studies on NH3–H2O absorption cooling system using pinch point approach," International Journal of Refrigeration, vol 33, no 7, pp 1377-1385, 11// 2010 B Le Lostec, N Galanis, and J Millette, "Experimental study of an ammonia-water absorption chiller," International Journal of Refrigeration, vol 35, no 8, pp 22752286, 12// 2012 M S v S P Weihua Cai, "Dynamic simulation of an ammonia-water absorption refrigeration system," Department of Aerospace and Mechanical Engineering University of Notre Dame, Notre Dame, 2010 M Aneke, B Agnew, C Underwood, and M Menkiti, "Thermodynamic analysis of alternative refrigeration cycles driven from waste heat in a food processing application," International Journal of Refrigeration, vol 35, no 5, pp 1349-1358, 8// 2012 M Ozgoren, M Bilgili, and O Babayigit, "Hourly performance prediction of ammonia–water solar absorption refrigeration," Applied Thermal Engineering, vol 40, pp 80-90, 7// 2012 m B J Pospisil, l Chroboczek, z Fortelny, "One stage absorption cooling cycle with falling film smooth tube bundles," in Renewable Energy Sources, 2009, pp 358362: Proceedings of the 3rd WSEAS Int 84 Luan van [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] S Garimella, M D Determan, J M Meacham, S Lee, and T C Ernst, "Microchannel component technology for system-wide application in ammonia/water absorption heat pumps," International Journal of Refrigeration, vol 34, no 5, pp 1184-1196, 8// 2011 N Goel and D Y Goswami, "A Compact Falling Film Absorber," Journal of Heat Transfer, vol 127, no 9, pp 957-965, 2005 J Meacham, M., S., Garimella, "Modeling of Local Measured Heat and Mass Transfer Variations in a Microchannel Ammonia-Water Absorber," ASHRAE Transactions 109, pp 412-422, 2003 N Goel, Goswami, D., Y., "Experimental Verification of a New Heat and Mass Transfer Enhancement Concept in a Microchannel Falling Film Absorber," Journal of Heat Transfer, vol 129, no 2, pp 154-161, 2007 M Hammad and S Habali, "Design and performance study of a solar energy powered vaccine cabinet," Applied Thermal Engineering, vol 20, no 18, pp 17851798, 12/1/ 2000 J Cerezo, R Best, and R J Romero, "A study of a bubble absorber using a plate heat exchanger with NH3–H2O, NH3–LiNO3 and NH3–NaSCN," Applied Thermal Engineering, vol 31, no 11–12, pp 1869-1876, 8// 2011 N A Darwish, S H Al-Hashimi, and A S Al-Mansoori, "Performance analysis and evaluation of a commercial absorption–refrigeration water–ammonia (ARWA) system," International Journal of Refrigeration, vol 31, no 7, pp 1214-1223, 11// 2008 B H Gebreslassie, M Medrano, F Mendes, and D Boer, "Optimum heat exchanger area estimation using coefficients of structural bonds: Application to an absorption chiller," International Journal of Refrigeration, vol 33, no 3, pp 529-537, 5// 2010 C P Jawahar and R Saravanan, "Experimental studies on air-cooled NH3–H2O based modified gax absorption cooling system," International Journal of Refrigeration, vol 34, no 3, pp 658-666, 5// 2011 K Dingfeng, L Jianhua, Z Liang, Z Guangping, and F Zhiyun, "Theoretical and Experimental Analysis of a Single Stage Ammonia-Water Absorption Chiller Performance," presented at the Proceedings of the 2009 International Conference on Energy and Environment Technology - Volume 01, 2009 L C H Võ Kiến Quốc, "Nghiên máy lạnh hấp thụ NH3– H2O dùng lượng mặt trời loại gián đoạn để sản xuất nước đá," Năng lượng nhiệt, no 99, pp 12-16, 2011 H A Quốc, "Nghiên cứu nâng cao hiệu cấp nhiệt ống nhiệt mặt trời cho máy lạnh hấp thụ H2O-LiBr loại single effect miền nam Việt Nam," tiến sĩ kỹ thuật, Công nghệ Thiết bị lạnh, Bách khoa Đà Nẵng, 2009 (2004) Nghiên cứu lựa chọn qui trình cơng nghệ, thiết kế chế tạo số thiết bị nhiệt lạnh sử dụng nguồn lượng rẻ tiền địa phương để phục vụ sản xuất đời sống 1998 Report of the Refrigeration, Air Conditioning and Heat Pumps Technical Options Committee, M P o S t D t O Layer, ed.: United Nations Environment Programme Ozone Secretarist, 1998 [Online] Available K S a M A A J M Abdulateef, "Optimum design for solar absorption refrigeration systems and comparison of the performances using ammonia-water, ammonia-lithium nitrate and ammonia-sodium thiocyanate solutions," International 85 Luan van [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] Journal of Mechanical and Materials Engineering (IJMME), vol Vol no No.1, pp 17-24, 2008 J W a G C V Andberg, "Design Guidelines for Water-Lithium Bromide Absorbers, Ashrae Transaction," vol vol 89(1B), pp 220-232, 1983 A T Conlisk, "The use of boundary layer techniques in absorber design," in ASME Proceedings of the International Absorption Heat Pump Conference, vol vol 31, 163–170, pp 163–170 S K Chowdhury, D Hisajima, T Ohuchi, A Nishiguchi, T Fukushima and S Sakaguchi, "Absorption of Vapors into Liquid Films Flowing over Cooled Horizontal Tubes," ASHRAE Transaction: Research, vol vol 99(2), pp 81-89, 1993 J T Rogers and S S Goindi, "Experimental laminar falling film heat transfer coefficients on a large diameter horizontal tube," The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol 67, no 4, pp 560-568, 1989 V E Nakoryakov and N I Grigor'eva, "Combined heat and mass transfer during absorption in drops and films," Journal of engineering physics, journal article vol 32, no 3, pp 243-247, 1977 S S Kutateladze, I I Gogonin, and V I Sosunov, "The influence of condensate flow rate on heat transfer in film condensation of stationary vapour on horizontal tube banks," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol 28, no 5, pp 1011-1018, 1985/05/01 1985 P D G C V J.W Andberg, P.E., Ph.D., "A Simplified Model for Absorption of Vapors into Liquid Films Flowing Over Cooled Horizontal Tubes," Nashville, TN, 1987, vol vol 93, pp 2454-2466: ASHRAE Transactions E N Ganic and M N Roppo, "An Experimental Study of Falling Liquid Film Breakdown on a Horizontal Cylinder During Heat Transfer," Journal of Heat Transfer, vol 102, no 2, pp 342-346, 1980 G Kocamustafaogullari and I Y Chen, "Falling film heat transfer analysis on a bank of horizontal tube evaporator," AIChE Journal, vol 34, no 9, pp 1539-1549, 1988 M J a H P.-B Kirby, "Design model for horizontal tube water/lithium bromide absorbers," International Heat Pump and Refrigeration Systems Design, Analysis and Applications, AES, American Society of Mechanical Engineers, New York, vol Vol.32, 1994 S Sideman, H Horn, and D Moalem, "Transport characteristics of films flowing over horizontal smooth tubes," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol 21, no 3, pp 285-294, 1978/03/01 1978 J W a G C V Andberg, "Nonisothermal Absorption of Gases into Falling Liquid Films," in ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference Proceedings (2), 1983, pp 423–431 P H a D N E Oosthuizen, An Introduction Convective Heat Transfer Analysis McGraw-Hill International Editions, 1999 T Nomura, N Nishimura, S Wei and S Yamaguchi, "Heat and Mass Transfer Mechanism in the Absorber of Water/LiBr Conventional Absorption Refrigerator: Experimental Examination by Visualized Model," in International Absorption Heat Pump Conference, 1993, vol AES–vol 31, pp 203–208 M M Talbi and B Agnew, "Exergy analysis: an absorption refrigerator using lithium bromide and water as the working fluids," Applied Thermal Engineering, vol 20, no 7, pp 619-630, 5// 2000 86 Luan van [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] R H Wassenaar, "Measured and predicted effect of flowrate and tube spacing on horizontal tube absorber performance," International Journal of Refrigeration, vol 19, no 5, pp 347-355, 1996/06/01 1996 S Lee, L K Bohra, S Garimella, and A K Nagavarapu, "Measurement of absorption rates in horizontal-tube falling-film ammonia-water absorbers," International Journal of Refrigeration, vol 35, no 3, pp 613-632, 5// 2012 K Kwon and S Jeong, "Effect of vapor flow on the falling-film heat and mass transfer of the ammonia/water absorber," International Journal of Refrigeration, vol 27, no 8, pp 955-964, 12// 2004 K B Lee, B H Chun, J C Lee, J C Hyun, and S H Kim, "COMPARISON OF HEAT AND MASS TRANSFER IN FALLING FILM AND BUBBLE ABSORBERS OF AMMONIA-WATER," Experimental Heat Transfer, vol 15, no 3, pp 191-205, 2002/07/01 2002 B Ruan, A M Jacobi, and L Li, "Effects of a countercurrent gas flow on fallingfilm mode transitions between horizontal tubes," Experimental Thermal and Fluid Science, vol 33, no 8, pp 1216-1225, 11// 2009 N Goel and D Y Goswami, "Analysis of a counter-current vapor flow absorber," International Journal of Heat and Mass Transfer, vol 48, no 7, pp 1283-1292, 3// 2005 a J G Linghui Zhu, "Thermodynamic analysis of a novel thermal driven refrigeration system," World Academy of Science, Engineering and Technology vol 32 2009 J Fernández-Seara and M Vázquez, "Study and control of the optimal generation temperature in NH3–H2O absorption refrigeration systems," Applied Thermal Engineering, vol 21, no 3, pp 343-357, 2/1/ 2001 M C ENGINEERING, Thermophysical Properties of NH3 H2O Mixtures for the Industrial Design of Absorption Refrigeration Equipment 2004 I K L Version ME, "Vapour Absorption Refrigeration Systems Based On Ammonia-Water Pair," ed R Best, J Islas, and M Martínez, "Exergy efficiency of an ammonia-water absorption system for ice production," Applied Energy, vol 45, no 3, pp 241-256, // 1993 K P Tyagi, "Comparison of binary mixtures for vapour absorption refrigeration systems," Journal of Heat Recovery Systems, vol 3, no 5, pp 421-429, 1983/01/01 1983 R Kumar and S C Kaushik, "Thermodynamic evalaution of a modified aquaammonia absorption refrigeration system," Energy Conversion and Management, vol 32, no 2, pp 191-195, // 1991 G M Satish Raghuvanshi, "Analysis of Ammonia–Water (NH3-H2O) Vapor Absorption Refrigeration System based on First Law of Thermodynamics," International Journal of Scientific & Engineering Research, vol Volume 2, no Issue 8, pp 1-7, 08/2011 87 Luan van S K L 0 Luan van ... yếu đề tài nghiên cứu chế tạo máy lạnh hấp thụ sử dụng dung dịch NH3 (không sử dụng điện) để sản xuất nước đá Đồng thời đề tài nghiên cứu chế tạo loại lò ống nước có suất nhỏ sử dụng loại nhiên... Máy lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt để làm lạnh sẽ góp phần cải thiện vấn đề I.2 Mục tiêu đề tài o Chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3- H2O cấp loại liên tục sử dụng nhiệt thải để sản xuất nước đá theo kết... ĐÀO TẠO Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3 - H2O công suất nhỏ loại liên tục sử dụng nhiệt thải