Luận án nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong dàn bay hơi và dàn ngưng tụ vi ống của bơm nhiệt

MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sự phát triển loài người đứng trước thách thức lớn lao tài nguyên ngày cạn kiệt, vấn đề môi trường biến đổi khí hậu diễn ngày ác liệt có chiều hướng xấu đi… Điều ảnh hưởng trực tiếp đến phát triển toàn diện bền vững trái đất Nhiệt độ trái đất tăng lên có nguyên nhân số khí thải phá huỷ làm thủng tầng Ơ - zơn dẫn đến hiệu ứng nhà kính Để giảm nguy nóng lên trái đất phải giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính Để đảm bảo an ninh lượng phải sử dụng tiết kiệm lượng song song với việc phát triển nguồn lượng Do đó, bắt buộc phải thay đổi thói quen đốt nhiên liệu hóa thạch cách tăng cường sử dụng nguồn lượng mới, lượng tái tạo tăng cường việc sử dụng thiết bị có hiệu suất cao Trong nhóm thiết bị có khả cho hiệu suất cao, bơm nhiệt sử dụng để cấp nhiệt giải pháp quan tâm Người ta dùng bơm nhiệt để chuyển lượng nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp (nguồn lạnh) tới nguồn nhiệt có nhiệt độ cao (nguồn nóng) với tiêu hao lượng nhỏ từ đến lần lượng nhiệt nhận nguồn nóng Nhiệt nhận nguồn nóng sử dụng để đun nước nóng, sưởi ấm, sấy khô vật liệu… nhiệt bơm nhiệt lấy từ nguồn lạnh dùng để làm lạnh điều hồ khơng khí, làm lạnh cấp đơng bảo quản thực phẩm… dùng để tách ẩm từ khơng khí q trình sấy nhiệt độ thấp Trước đây, người ta sử dụng bơm nhiệt để cung cấp nhiệt cho nguồn nóng để lấy nhiệt từ nguồn lạnh Tuy nhiên nay, người ta chế tạo bơm nhiệt để vừa cung cấp nhiệt cho nguồn nóng, vừa lấy nhiệt từ nguồn lạnh nhờ đó, hiệu thiết bị bơm nhiệt tăng lên nhiều Máy điều hoà khơng khí có chức dùng nhiệt thải dàn ngưng tụ để đun nước nóng, máy sấy lạnh vừa sử dụng nhiệt dàn lạnh để tách ẩm vừa sử dụng nhiệt dàn nóng để gia nhiệt thiết bị Sự phát triển ngày gia tăng bơm nhiệt hữu ích phân tích gây ảnh hưởng khơng nhỏ đến mơi trường xung quanh địi hỏi lượng lớn nguyên vật liệu để chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt; Các thiết bị bơm nhiệt sử dụng hợp chất hố học (mơi chất lạnh) làm chất trung gian giúp thực trình chuyển đổi lượng, đó, tiêu tốn lượng lớn vật tư hố chất để sản xuất mơi chất lạnh trình sử dụng bơm nhiệt, lượng lớn môi chất lạnh thải ra, gây nhiễm mơi trường xung quanh Ngồi ra, nghiên cứu từ lâu nay, hiệu suất thiết bị bơm nhiệt xa so với hiệu suất “lý tưởng” mà chu trình Các-nơ đạt Vì vậy, thấy rõ việc nâng cao hiệu suất bơm nhiệt, việc giảm lượng nguyên vật liệu chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt, việc giảm lượng môi chất lạnh sử dụng cho bơm nhiệt vấn đề cấp thiết nghiên cứu bơm nhiệt Hiện nay, sử dụng “vi ống” xem giải pháp hiệu cho vấn đề cấp thiết vừa nêu Thuật ngữ “vi ống” sử dụng để ống dẫn lưu chất có kích thước bé ống thơng thường Tuy chưa có định nghĩa rõ ràng kích thước vi ống kỹ thuật, ống có đường kính nhỏ mm coi vi ống Các ống với kích cỡ nhỏ thường gọi “ống mao” kỹ thuật lạnh bơm nhiệt, chúng thường sử dụng với vai trò phận tiết lưu, giúp giảm áp suất môi chất cách đột ngột nhờ đó, giúp giảm nhiệt độ mơi chất đầu đến mức cần thiết, phục vụ cho trình làm lạnh lấy nhiệt từ môi trường Vi ống sử dụng nhiều y khoa để chế tạo chi tiết nhỏ, cấy ghép vào thể người Trong công nghiệp, vi ống sử dụng để chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt giúp thực trình gia nhiệt, làm lạnh, thu hồi tận dụng nguồn nhiệt thải… Thời gian gần đây, tiến công nghệ chế tạo, vi ống bắt đầu sử dụng chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt, giúp nâng cao hiệu hoạt động, giảm chi phí nguyên vật liệu chế tạo giảm mức độ phát thải môi chất lạnh môi trường việc sử dụng bơm nhiệt gây Những lợi ích việc áp dụng vi ống chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt bao gồm: - Do có đường kính nhỏ nên khả chịu chênh lệch áp suất vi ống cao Vì vậy, chiều dày vách vi ống nhỏ nhiều so với ống thơng thường nhờ đó, vi ống giúp giảm đáng kể lượng nguyên vật liệu chế tạo thiết bị Với suất trao đổi nhiệt loại vật liệu, vi ống giúp giảm lần khối lượng vật liệu chế tạo dàn bay dàn ngưng tụ bơm nhiệt; - Tỉ số thể tích diện tích bề mặt trong, V/F, ống trịn tỉ lệ với đường kính ống, d Dễ dàng chứng minh quan hệ đại lượng tuân theo công thức V/F = d/4 nên sử dụng vi ống, đường kính d giảm tới 10 lần so với ống thông thường tỉ số V/F giảm mức Với diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (có thể coi diện tích bề mặt ống F), thể tích chứa mơi chất lạnh (chính thể tích ống V) giảm cỡ 10 lần trường hợp này, đó, giảm khoảng 10 lần lượng môi chất lạnh chứa dàn - Quá trình trao đổi nhiệt đối lưu dòng lưu chất chuyển động bên với bề mặt ống dẫn coi xảy lớp mỏng sát bề mặt vách (lớp biên nhiệt) Khi đường kính ống giảm, phần thể tích bên ống tham gia trực tiếp vào trình trao đổi nhiệt (tích số chiều dày lớp biên, chu vi ống chiều dài ống) so với toàn thể tích ống tăng lên Do vậy, định tính, hiệu trao đổi nhiệt dàn vi ống lớn so với dàn thông thường Để giảm thời gian tăng độ xác việc tính tốn, thiết kế dàn trao đổi nhiệt vi ống dùng bơm nhiệt; để tăng độ xác mơ dàn trao đổi nhiệt vi ống, qua rút ngắn thời gian giảm chi phí chế tạo thử nghiệm dàn vi ống… cần có nghiên cứu chuyên sâu “quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ vi ống bơm nhiệt” Đó lý lựa chọn đề tài luận án tiến sỹ Trong trình thực hiện, luận án hồn thành với mục đích nghiên cứu, đối tượng phạm vi nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn, kết trình bày sau Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận án tiến sỹ đề xuất phương pháp xác định hệ số trao đổi nhiệt sơi ngưng dịng mơi chất chuyển động bên vi ống dàn trao đổi nhiệt bơm nhiệt Thời gian gần đây, để cao độ xác theo xu tin học hoá tự động hoá len sâu vào nhiều lĩnh vực, người ta thường xây dựng phần mềm phần tử hữu hạn hỗ trợ việc tính tốn, thiết kế mơ dàn trao đổi nhiệt nói chung, dàn trao đổi nhiệt bơm nhiệt nói riêng Theo đó, dàn trao đổi nhiệt thường chia thành nhiều phần tử, chi tiết đến đoạn ống (gọi đoạn ống sai phân) việc tính tốn, mơ bắt đầu với đoạn ống sai phân Sau đó, kết tính tốn, mơ cho đoạn ống sai phân kết hợp với thành kết tính tốn, mơ cho tồn dàn trao đổi nhiệt Dựa kết tính tốn, mơ cho toàn dàn trao đổi nhiệt này, phần mềm hỗ trợ thiết kế xây dựng Để theo kịp xu tin học tự động hoá lĩnh vực tính tốn, thiết kế mơ dàn trao đổi nhiệt đó, luận án tiến hành với mục đích nghiên cứu cụ thể xác định hệ số trao đổi nhiệt cục dọc theo chiều dài vi ống có dịng mơi chất sơi ngưng tụ bên Tuy nhiên, để phù hợp với số phương pháp tính tốn, thiết kế dàn trao đổi nhiệt áp dụng rộng rãi (như phương pháp tính theo độ chênh nhiệt độ trung bình Logarite), luận án trình bày kết hệ số trao đổi nhiệt trung bình tồn chiều dài vi ống, tính từ hệ số trao đổi nhiệt cục xác định Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài luận án xác định “quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ vi ống bơm nhiệt” Chỉ xét riêng “quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ”, chưa đề cập tới vi ống, lĩnh vực rộng, bao hàm nhiều trình chế truyền nhiệt Do vậy, luận án thực với phạm vi nghiên cứu tập trung vào q trình chính, có mức độ ảnh hưởng lớn đến hoạt động toàn hệ thống bơm nhiệt nói chung, dàn bay dàn ngưng tụ nói riêng Hai q trình q trình sơi mơi chất lạnh dàn bay trình ngưng tụ môi chất lạnh dàn ngưng tụ Ý nghĩa khoa học Luận án tiến hành với ý nghĩa khoa học sau: - Đóng góp hiểu biết tượng trình nhiệt vật lý liên quan đến đối tượng phạm vi nghiên cứu chọn Cụ thể, luận án này, chiều dày lớp lỏng bám vách ống có ảnh hưởng định đến hệ số trao đổi đối lưu cho hai trường hợp sơi ngưng; chiều dày chịu ảnh hưởng lớn tượng kéo – trượt lõi xảy bề mặt phân pha lỏng – hơi, cường độ trình sơi ngưng xem xét - Từ hiểu biết tượng trình nhiệt vật lý liên quan mà cụ thể, luận án này, chế “bào mòn” suy giảm lớp lỏng bám vách ống với q trình sơi, chế hình thành phát triển lớp lỏng bám vách ống với trình ngưng, xây dựng mơ hình tốn mơ tả đối tượng nghiên cứu Mơ hình tốn xây dựng có kể đến đặc điểm tượng xảy vi ống lớp lỏng coi “phẳng” ống thông thường - Trên sở mơ hình tốn có, luận án xây dựng thuật tốn giải hệ phương trình vi phân phương trình mơ tả điều kiện biên tượng nhiệt vật lý liên quan; lập trình giải mơ hình tốn theo thuật tốn có để thu kết cuối hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cục q trình sơi ngưng vi ống Từ kết hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cục thu được, luận án tiến hành xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình cho tồn chiều dài đoạn vi ống nghiên cứu Các hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cục hệ số trao đổi nhiệt đối lưu trung bình đại lượng sử dụng tính tốn, thiết kế mô thiết bị bay thiết bị ngưng tụ vi ống sau Ý nghĩa thực tiễn Luận án có đóng góp thực tiễn sau đây: - Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cục q trình sơi ngưng vi ống việc không dễ với điều kiện nghiên cứu thuận lợi, có mức đầu tư lớn số nơi giới Để xác định giá trị cục đại lượng này, cần thiết phải xác định dòng nhiệt trao đổi cục tất vị trí dọc theo chiều dài đoạn ống nghiên cứu Chính việc làm làm cho tượng xảy q trình nghiên cứu khơng cịn “tự nhiên” xảy thực tế thiết bị bay ngưng tụ bơm nhiệt Cụ thể, để xác định dòng nhiệt cục bộ, trình thường nghiên cứu với điều kiện nhiệt độ bề mặt ống số mật độ dòng nhiệt cục qua vách ống số Trên sở phương pháp Wilson nhà khoa học E.E Wilson đề xuất năm 1915, luận án xây dựng hệ thống thí nghiệm phương pháp phần mềm xử lý số liệu giúp xác định giá trị cục hệ số trao đổi nhiệt đối lưu dọc theo chiều dài vi ống Điểm khác biệt phương pháp đề xuất luận án với phương áp Wilson (1915) không cần biết trước (hoặc giả thiết) dạng hàm hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía ngồi ống; thay vào đó, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía ngồi ống, theo phương pháp luận án đề xuất, tính tốn trực tiếp phần mềm sai phân hữu hạn Ở đây, xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía ngồi ống, kết hợp với nhiệt độ bề mặt ống đo trực tiếp, dòng nhiệt cục qua vách ống hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cục bên ống xác định - Từ kết hệ số trao đổi nhiệt cục bộ, xác định cho nhiều q trình sơi ngưng tụ khác nhau, xác định thực nghiệm mô hình lý thuyết, luận án tính hệ số trao đổi nhiệt trung bình cho tồn chiều dài đoạn vi ống tương ứng Trên sở đó, luận án đề xuất số công thức hồi quy thực nghiệm giúp xác định đại lượng cách đơn giản, thuận lợi áp dụng thực tế Đây hướng triển khai, theo nghiên cứu sinh, có tiềm phổ biến cần tiếp tục tương lai Kết luận án - Mơ hình tốn luận án đề xuất mô tả đặc điểm quan trọng q trình sơi ngưng tụ vi ống tượng “cong” lớp lỏng bám vách ống tượng kéo – trượt lõi với lớp lỏng - Phương pháp phần mềm giải mơ hình tốn luận án đề xuất lập trình EES có tốc độ tính tốn nhanh khả kết nối dễ dàng với phần mềm mô khác, giúp tạo phần mềm/ hệ thống phần mềm mơ có khả giải toán kỹ thuật lớn Đây yếu tố quan trọng giúp đưa kết nghiên cứu vào áp dụng thực tiễn mơi trường nghiên cứu – phát triển ngày nay, việc phát triển cơng cụ hỗ trợ tính tốn, thiết kế thử nghiệm mơ hình ảo (mơ máy tính) hướng tất yếu - Hệ thống nghiên cứu thực nghiệm phương pháp phần mềm xử lý số liệu luận án xây dựng xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cục trung bình cho q trình sơi ngưng tụ vi ống Các q trình sơi ngưng tụ nghiên cứu mơ hình thực nghiệm luận án xây dựng có đặc điểm điều kiện làm việc tương tự chúng xảy hệ thống bơm nhiệt thực tế Cụ thể, q trình sơi xảy với trạng thái mơi chất bão hồ ẩm đầu vào (do hiệu ứng tiết lưu) môi chất lưu động qua vi ống nhờ lượng máy nén lạnh cung cấp nên trình chịu ảnh hưởng dầu bôi trơn lẫn môi chất bám bề mặt ống CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TRUYỀN NHIỆT TRONG VI ỐNG 1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt 1.1.1 Nguyên lý hoạt động bơm nhiệt Bơm nhiệt máy lạnh hai loại máy có nguyên lý hoạt động, hoạt động theo chu trình máy nhiệt ngược chiều chất, chúng giúp chuyển lượng nhiệt từ mơi trường có nhiệt độ thấp, gọi nguồn nhiệt lạnh (hay nguồn lạnh), sang môi trường có nhiệt độ cao hơn, gọi nguồn nhiệt nóng (hay nguồn nóng) Thơng thường, nhiệt trao đổi nguồn lạnh sử dụng để làm lạnh vật hay mơi trường, ta có máy lạnh Ngược lại, nhiệt trao đổi nguồn nóng sử dụng để gia nhiệt cho vật hay môi trường, ta có bơm nhiệt Gần đây, nhu cầu tiết kiệm lượng ngày tăng cao, người ta có xu hướng sử dụng nhiệt trao đổi nguồn nóng nguồn lạnh Trường hợp này, máy gọi bơm nhiệt Cuối cùng, thuật ngữ “bơm nhiệt” dần trở nên quen thuộc, đôi lúc, người ta dùng để tất loại máy nhiệt ngược chiều, ứng dụng để “lấy” nhiệt nguồn nóng hay nguồn lạnh Trong luận án này, thuật ngữ “bơm nhiệt” dùng với nghĩa bao quát nhất, tức tất loại máy hoạt động theo chu trình ngược chiều Thiết bị tiết lưu Qo Thiết bị bay Thiết bị ngưng tụ Qo N = Qc - Qo Máy nén N Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt Qc Một hệ thống bơm nhiệt gồm có bốn thành phần máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu thiết bị bay hơi, kết nối với theo sơ đồ hình 1.1 Để thực chức vừa giới thiệu, bơm nhiệt “nạp” loại chất môi giới, thường gọi mơi chất lạnh Nhờ có lượng nhận từ máy nén, môi chất lạnh chuyển động qua thiết bị theo chu trình khép kín, với thứ tự (1 – – – 4) ký hiệu hình vẽ Trong đó, (1 – 2) q trình xảy máy nén, có chức nâng nhiệt độ áp suất môi chất lạnh lên mức cao để nhả nhiệt Qc cho nguồn nóng; (2 – 3) trình mơi chất lạnh nhả nhiệt Qc cho nguồn nóng để trở trạng thái có nhiệt độ thấp (nhưng cao nhiệt độ nguồn nóng) mức áp suất cao Để đồng thời hạ áp suất nhiệt độ, giúp nhận nhiệt từ mơi trường có nhiệt độ thấp, mơi chất lạnh phải thực trình tiết lưu (3 – 4) thiết bị tiết lưu Sau khỏi thiết bị tiết lưu, mơi chất lạnh có nhiệt độ áp suất đủ thấp để nhận nhiệt Qo từ nguồn lạnh trình (4 – 1) Về lý thuyết, q trình tiết lưu, mơi chất lạnh không trao đổi công nhiệt với môi trường xung quanh Do vậy, xét cân lượng q trình thiết bị cịn lại, ta xác định cơng cần cấp cho máy nén, N, có giá trị (Qc – Qo) Do đó, mặt số lượng, ta ln thu nhiệt lượng nguồn nóng, Qc, lớn cơng tiêu hao cho máy nén, N Đây lý mà bơm nhiệt sử dụng để cấp nhiệt thay cho phương pháp truyền thống dùng dây điện trở đốt nhiên liệu hoá thạch… 1.1.2 Tổng quan thiết bị trao đổi nhiệt dùng cho bơm nhiệt Thiết bị ngưng tụ thiết bị bay giới thiệu sơ đồ Hình 1.1 thiết bị trao đổi nhiệt bơm nhiệt Tuỳ thuộc vào mục đích phạm vi nhiệt độ sử dụng, bơm nhiệt cịn trang bị thiết bị trao đổi nhiệt phụ thiết bị hồi nhiệt, trao đổi nhiệt trung gian Tuy nhiên, mức độ ảnh hưởng, thiết bị ngưng tụ thiết bị bay ln đóng vai trị chính, định đến hiệu lượng bơm nhiệt Vì vậy, luận án tập trung nghiên cứu trình trao đổi nhiệt xảy loại thiết bị trao đổi nhiệt 1.1.2.1 Thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ thải nhiệt môi chất lạnh sau trình nén máy nén để ngưng tụ thành môi chất lỏng Nhiệt thải môi chất lạnh sử dụng để sưởi ấm điều hồ khơng khí, để sấy sản phẩm hệ thống sấy nhiệt độ thấp, để cung cấp nhiệt hệ thống đun nước nóng… Q trình làm việc thiết bị ngưng tụ có ảnh hưởng định đến áp suất nhiệt độ ngưng tụ ảnh hưởng đến hiệu độ an toàn làm việc toàn hệ thống lạnh Khi trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ hiệu quả, áp suất nhiệt độ ngưng tụ tăng làm máy nén làm việc tải, suất lạnh giảm, hiệu suất hệ thống giảm… Thêm vào đó, vấn đề áp suất nhiệt độ ngưng tụ tăng cịn làm cho nhiệt độ mơi chất cuối trình nén tăng, gây ảnh hưởng đến dầu bôi trơn làm giảm hiệu bôi trơn chi tiết chuyển động máy nén… dẫn đến máy nén bị cố Căn vào mơi trường làm việc, tính sử dụng, đặc điểm cấu tạo người ta chia thiết bị ngưng tụ thành: - Thiết bị ngưng tụ làm mát khơng khí (đối lưu tự nhiên cưỡng bức); - Thiết bị ngưng tụ làm mát nước gồm: Bình ngưng ống vỏ nằm ngang, thẳng đứng, dàn ngưng kiểu tưới, kiểu nhúng bể …; - Thiết bị ngưng tụ kiểu kết hợp nước khơng khí (thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi) Hình 1.2 Dàn ngưng tụ làm mát khơng khí, đối lưu cưỡng [1] - Ống trao đổi nhiệt; - Vỏ dàn; - Ống lắp quạt; - Hơi 10 [36] A Bucci, G.P Celata, M Cumo, E Serra and G Zummo (2003), “Water single-phase fluid flow and heat transfer in capillary tubes”, ASME 2003 1st International Conference on Microchannels and Minichannels, Rochester, New York, USA, pp 319-326 [37] D Lelea, S Nishio, K Takano (2004), “The experimental research on microtube heat transfer and fluid flow of distilled water”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 47, Issues 12-13, pp 2817–2830 [38] T.Y Lin, C.Y Yang and S G Kandlikar (2009), “Measurement of heat transfer in the entrance region of small diameter tubes”, Proceedings of the ASME 2009 7th International Conference on Nanochannels, Microchannels and Minichannels, Pohang, South Korea [39] A Alshqirate, M Tarawneh and M Hammad (2012), “Study of heat transfer for superheated refrigerants flow inside micropipe heat exchanger”, Australian Journal of Basic and Applied Sciences, Vol 6, Issue 10, pp 462-468 [40] Z Qi, Y Zhao, J Chen (2010), “Performance enhancement study of mobile air conditioning system using microchannel heat exchangers”, International Journal of Refrigeration, Vol 33, Issue 2, pp 301-312 [41] E Al-Hajri, S Dessiatoun, A Shooshtari and M Ohadi (2008), “Performance characterization of two selected refrigerants in a flat-plate micro-tube condenser”, The Second International Energy 2030 Conference, Abu Dhabi, U.A.E., pp 343-353 [42] J Shi, X Qu, Z Qi and J Chen (2011), “Investigating performance of microchannel evaporators with different manifold structures”, International Journal of Refrigeration, Volume 34, Issue 1, pp 292-302 [43] X Qu, J Shi, Z Qi, and J Chen (2011), “Experimental study on frosting control of mobile air conditioning system with microchannel evaporator”, Applied Thermal Engineering, Vol 31, Issues 14–15, pp 2778-2786 104 [44] H Tuo and P Hrnjak (2013), “Effect of the header pressure drop induced flow maldistribution on the microchannel evaporator performance”, International Journal of Refrigeration, Vol 36, Issue 8, pp 2176-2186 [45] H Tuo and P Hrnjak (2013), “New approach to improve performance by venting periodic reverse vapor flow in microchannel evaporator”, International Journal of Refrigeration, Vol 36, Issue 8, pp 2187-2195 [46] H Tuo and P Hrnjak (2014), “Visualization and measurement of periodic reverse flow and boiling fluctuations in a microchannel evaporator of an airconditioning system”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 71, pp 639-652 [47] T.T Dang, J.T Teng, and J.C Chu (2010), “Effect of flow arrangement on the heat transfer behaviors of a microchannel heat exchanger”, Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists (IMECS 2010), Vol 3, Hong Kong [48] T.T Dang, J.T Teng, and J.C Chu (2011), “Influence of gravity on the performance index of microchannel heat exchangers - Experimental investigations”, Proceedings of the World Congress on Engineering (WCE 2011), Vol 3, London, UK [49] N.T Tran, C.P Zhang, T.T Dang, J.T Teng (2012), “Numerical and experimental studies on pressure drop and performance index of an aluminum microchannel heat sink”, International Symposium on Computer, Consumer and Control, IEEE DOI 10.1109/IS3C.2012.71, pp 252-257 [50] T.T Dang, T.N Nguyen, T.H Nguyen (2015), “An experimenatl study on heat transfer behaviors of a welded - aluminum minichannel heat exchanger”, International Journal of Computational Engineering Research (IJCER), Vol 5, Issue 2, pp 39-45 [51] N.T Tran, Y.J Chang, J.T Teng, T.T Dang, R Greif (2016), “Enhancement thermodynamic performance of microchannel heat sink by using a novel multi- 105 nozzle structure”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 101, pp 656-666 [52] Nguyễn Nguyên An, Lê Kiều Hiệp (2011), “Xây dựng mơ hình tốn học cho phần ngưng ống nhiệt trọng trường”, Tạp chí Năng lượng nhiệt, số 98, trang 15-18 [53] Nguyễn Nguyên An, Lê Kiều Hiệp (2014), “Xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bên phần sôi ống nhiệt trọng trường thẳng đứng”, Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ trường Đại học Kỹ thuật, số 98, trang 67-72 [54] S.J Chen, J.G Reed, C.L Tien (1984), “Reflux condensation in a two-phase closed thermosyphon”, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 27, Issue 9, pp 1587 – 1594 [55] K Stephan (1992), “Heat transfer in condensation and boiling”, Springer – Verlag, pp 170 [56] S.A Klein, F.L Alvarado (2001), “EES Engineering Equations Solver for Microsoft Windows operating system”, EES manual, USA 2001 [57] E.E Wilson (1915), “A basis for rational design of heat transfer apparatus”, Transaction of the ASME (Journal of Heat Transfer), Vol 37, pp 47 – 82 106 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Kết nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết cho chế độ sôi Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 5000 Thực nghiệm 4300 Mô 3600 + 0% 2900 - 15% 2200 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3127 g/s, xvào = 0,098 Pvào = 4,81 bar, Pra = 3,73 bar, Ngày thí nghiệm: 17/1/2018, Giờ ghi số liệu: 20h00) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3500 Thực nghiệm 3100 Mô 2700 2300 + 8% - 4% 1900 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3012 g/s, xvào = 0,075 Pvào = 4,70 bar, Pra = 3,61 bar, Ngày thí nghiệm: 16/1/2018, Giờ ghi số liệu: 23h15) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3300 Thực nghiệm 2900 Mô 2500 + 16% 2100 - 2% 1700 1300 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.3 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2923 g/s, xvào = 0,070 Pvào = 4,53 bar, Pra = 3,46 bar, Ngày thí nghiệm: 14/1/2018, Giờ ghi số liệu: 11h28) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3300 Thực nghiệm 2900 Mô 2500 + 8% 2100 - 0% 1700 1300 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.4 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2752 g/s, xvào = 0,094 Pvào = 4,42 bar, Pra = 3,41 bar, Ngày thí nghiệm: 16/1/2018, Giờ ghi số liệu: 17h00) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3300 Thực nghiệm 2900 Mô 2500 + 0% 2100 - 10% 1700 1300 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.5 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2432 g/s, xvào = 0,1661 Pvào = 3,78 bar, Pra = 2,98 bar, Ngày thí nghiệm: 18/1/2018, Giờ ghi số liệu: 17h00) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3500 Thực nghiệm 3100 Mô 2700 + 5% - 6% 2300 1900 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.6 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2431 g/s, xvào = 0,1465 Pvào = 3,69 bar, Pra = 2,90 bar, Ngày thí nghiệm: 15/1/2018, Giờ ghi số liệu: 20h31) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 4700 Thực nghiệm 4060 Mô 3420 + 0% 2780 2140 - 24% 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.7 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2295 g/s, xvào = 0,1607 Pvào = 3,35 bar, Pra = 2,67 bar, Ngày thí nghiệm: 14/1/2018, Giờ ghi số liệu: 16h30) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 4500 Thực nghiệm 3900 Mô 3300 + 0% 2700 - 17% 2100 1500 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-1.8 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a sôi vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2275 g/s, xvào = 0,1767 Pvào = 3,17 bar, Pra = 2,55 bar, Ngày thí nghiệm: 15/1/2018, Giờ ghi số liệu: 12h00) Kết nghiên cứu thực nghiệm lý thuyết cho chế độ ngưng tụ Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 15% - 2% 1800 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2240 g/s, Pvào = 6,83 bar, Pra = 6,58 bar, Ngày thí nghiệm: 13/12/2017, Giờ ghi số liệu: 8h32) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 15% 1800 - 1% 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2211 g/s, Pvào = 6,97 bar, Pra = 6,71 bar, Ngày thí nghiệm: 14/12/2017, Giờ ghi số liệu: 8h31) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 15% - 0% 1800 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.3 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2237 g/s, Pvào = 7,27 bar, Pra = 7,02 bar, Ngày thí nghiệm: 18/12/2017, Giờ ghi số liệu: 16h46) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3700 Thực nghiệm 3200 Mô 2700 + 25% 2200 - 5% 1700 1200 700 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.4 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2258 g/s, Pvào = 7.75 bar, Pra = 7.52 bar, Ngày thí nghiệm: 26/12/2017, Giờ ghi số liệu: 12h44) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 12% - 5% 1800 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.5 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2562 g/s, Pvào = 8,54 bar, Pra = 8,32 bar, Ngày thí nghiệm: 18/12/2017, Giờ ghi số liệu: 21h46) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m2 K] 3800 Thực nghiệm 3300 Mô 2800 2300 + 9% - 4% 1800 1300 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.6 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2555 g/s, Pvào = 8,69 bar, Pra = 8,50 bar, Ngày thí nghiệm: 20/12/2017, Giờ ghi số liệu: 22h00) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 3900 Thực nghiệm 3350 Mô 2800 + 22% 2250 - 8% 1700 1150 600 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.7 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2663 g/s, Pvào = 9,40 bar, Pra = 9,21 bar, Ngày thí nghiệm: 19/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h14) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 5400 Thực nghiệm 4700 Mô 4000 3300 + 0% 2600 - 25% 1900 1200 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.8 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,3009 g/s, Pvào = 11.16 bar, Pra = 11.08 bar, Ngày thí nghiệm: 21/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h02) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 5000 Thực nghiệm 4300 Mô 3600 2900 + 2% 2200 - 20% 1500 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.9 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2823 g/s, Pvào = 11.47 bar, Pra = 11.32 bar, Ngày thí nghiệm: 25/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h59) Hệ số trao đổi nhiệt, a [W/m 2K] 5000 Thực nghiệm 4300 Mô 3600 + 20% 2900 2200 - 22% 1500 800 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 Chiều dài ống, l [m] Hình PL-2.10 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu R134a ngưng vi ống (d = 1,27 mm, l = 0,7 m, G = 0,2888 g/s, Pvào = 12.6 bar, Pra = 12.39 bar, Ngày thí nghiệm: 24/12/2017, Giờ ghi số liệu: 17h31) Số liệu chi tiết kết đo đạc thực nghiệm cho chế độ sôi TT Ngày Giờ Đồ thị 14/1/2018 14/1/2018 15/1/2018 15/1/2018 16/1/2018 16/1/2018 17/1/2018 18/1/2018 11h28 16h30 12h00 20h31 17h00 23h15 20h00 17h00 PL - 1.3 PL - 1.7 PL - 1.8 PL - 1.6 PL - 1.4 PL - 1.2 PL - 1.1 PL - 1.5 TT Ngày Giờ Đồ thị 14/1/2018 14/1/2018 15/1/2018 15/1/2018 16/1/2018 16/1/2018 17/1/2018 18/1/2018 11h28 16h30 12h00 20h31 17h00 23h15 20h00 17h00 PL - 1.3 PL - 1.7 PL - 1.8 PL - 1.6 PL - 1.4 PL - 1.2 PL - 1.1 PL - 1.5 P1 bar 3.46 2.67 2.55 2.90 3.41 3.61 3.73 2.98 T6 o C 18.0 5.6 4.4 9.2 16.3 18.8 19.0 9.6 T2a o C 14.5 2.9 2.0 6.1 13.0 15.0 13.1 6.7 T6b o C 17.9 5.6 4.6 9.0 16.0 18.7 18.8 9.5 T2 o C 14.8 3.0 2.0 6.2 13.0 15.0 13.1 6.9 P7 bar 4.53 3.35 3.17 3.69 4.42 4.70 4.81 3.78 T2b o C 14.6 3.2 1.8 6.1 12.8 15.2 13.4 6.7 P8 bar 6.79 7.07 7.21 7.31 7.05 7.15 8.21 7.90 T3 o C 15.6 3.5 2.6 6.9 13.9 16.3 14.9 7.6 T4a o C 16.4 4.4 3.3 8.1 14.7 17.4 16.5 8.3 T4 o C 16.6 4.6 3.4 7.9 14.9 17.4 16.3 8.5 T4b o C 16.7 4.7 3.5 7.8 14.9 17.3 16.2 8.6 T5 o C 17.3 5.1 3.8 8.5 15.4 18.1 17.7 8.9 T6a o C 17.9 5.3 4.3 9.3 16.0 19.0 19.3 9.6 T8 F1 P9 Tn1 Tn2 o o o C ml/min bar C C 21.6 230 5.99 20.3 19.6 25.8 183 6.26 7.2 6.8 26.8 182 6.39 5.8 5.4 26.1 194 6.48 11.1 10.5 23.7 218 6.23 18.9 18.2 23.0 238 6.32 21.5 20.7 26.8 250 7.38 25.4 22.2 29.1 196 7.04 12.1 11.6 Số liệu chi tiết kết đo đạc thực nghiệm cho chế độ ngưng TT Ngày Giờ Đồ thị 10 13/12/2017 14/12/2017 18/12/2017 18/12/2017 19/12/2017 20/12/2017 21/12/2017 24/12/2017 25/12/2017 26/12/2017 8h32 8h31 16h46 21h46 17h14 22h00 17h02 17h31 17h59 12h44 PL - 2.1 PL - 2.2 PL - 2.3 PL - 2.5 PL - 2.7 PL - 2.6 PL - 2.8 PL - 2.10 PL - 2.9 PL - 2.4 TT Ngày 10 13/12/2017 14/12/2017 18/12/2017 18/12/2017 19/12/2017 20/12/2017 21/12/2017 24/12/2017 25/12/2017 26/12/2017 P1 bar 6.83 6.97 7.27 8.54 9.40 8.69 11.16 12.60 11.47 7.75 T6 o C 8h32 PL - 2.1 16.5 8h31 PL - 2.2 17.3 16h46 PL - 2.3 18.0 21h46 PL - 2.5 24.5 17h14 PL - 2.7 27.5 22h00 PL - 2.6 25.3 17h02 PL - 2.8 36.2 17h31 PL - 2.10 39.1 17h59 PL - 2.9 36.2 12h44 PL - 2.4 20.8 Giờ Đồ thị T2a o C 19.3 20.2 20.9 27.3 30.0 27.7 38.6 42.1 39.2 23.7 T2 o C 19.3 20.3 20.9 26.7 29.6 27.4 38.1 41.7 38.5 23.6 T6b o C 16.5 17.2 18.1 24.5 27.4 25.4 36.4 39.2 36.3 20.7 T2b o C 19.5 20.5 21.2 27.2 29.9 27.8 38.5 42.3 39.4 23.9 P7 bar 6.58 6.71 7.02 8.32 9.21 8.50 11.08 12.39 11.32 7.52 T3 o C 18.9 19.6 20.4 26.4 29.4 27.1 37.8 41.3 38.3 23.1 P8 bar 6.55 6.67 6.98 8.28 9.15 8.48 11.04 12.37 11.27 7.51 T4a o C 18.2 18.6 19.9 25.6 28.5 26.3 37.2 40.4 37.4 22.3 T4 o C 17.8 18.8 19.6 25.7 28.5 26.4 36.9 40.3 37.1 22.3 T4b o C 18.1 18.9 19.7 25.8 28.7 26.4 37.1 40.1 37.3 22.5 T5 o C 17.2 17.9 18.8 25.0 28.1 25.8 36.6 39.6 36.7 21.5 T6a o C 16.4 17.3 18.0 24.6 27.6 25.3 36.4 39.0 36.2 20.8 T8 F1 P9 Tn1 Tn2 o o o C ml/min bar C C 22.6 178 2.57 14.8 15.3 23.5 176 2.63 15.4 15.9 24.8 179 2.66 17.0 17.4 29.7 209 3.28 23.2 23.7 33.2 220 3.50 26.6 27.1 30.6 209 3.35 23.9 24.4 39.6 255 3.43 35.9 36.3 44.2 249 4.28 38.0 38.7 40.7 240 3.88 35.3 35.9 27.2 182 2.80 19.3 19.8 ... tượng nghiên cứu đề tài luận án xác định ? ?quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ vi ống bơm nhiệt? ?? Chỉ xét riêng ? ?quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ? ??, chưa đề cập tới vi ống, lĩnh... thử nghiệm dàn vi ống? ?? cần có nghiên cứu chuyên sâu ? ?quá trình truyền nhiệt dàn bay dàn ngưng tụ vi ống bơm nhiệt? ?? Đó lý lựa chọn đề tài luận án tiến sỹ Trong trình thực hiện, luận án hồn thành... q trình chế truyền nhiệt Do vậy, luận án thực với phạm vi nghiên cứu tập trung vào q trình chính, có mức độ ảnh hưởng lớn đến hoạt động tồn hệ thống bơm nhiệt nói chung, dàn bay dàn ngưng tụ