Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng Khoa Công nghệ Nhiệt – Lạnh Thiết kế bài tập và thiết bị thí nghiệm KTL XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM MÔN HỌC KỸ THUẬT LẠNH Tác giả Lê Quang Huy1,[.]
Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng Khoa Công nghệ Nhiệt – Lạnh Thiết kế tập thiết bị thí nghiệm KTL XÂY DỰNG HỆ THỐNG BÀI TẬP VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM MƠN HỌC KỸ THUẬT LẠNH Tác giả: Lê Quang Huy1, Lê Thị Bảo Hà2 Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng Tóm tắt Trong năm qua, với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, ngành kỹ thuật lạnh có thay đổi quan trọng, thật sâu vào hầu hết ngành kinh tế công nghiệp Để đáp ứng việc trang bị kiến thức Kỹ Thuật Lạnh giáo trình lý thuyết nhằm nắm bắt kiến thức chất công tác, thiết bị hệ thống nguyên lý làm việc hệ thống lạnh Tuy nhiên, chưa đạt chuẩn đầu Vì thế, sau nhiều khóa học chúng tơi nhận thấy cần có thí nghiệm để giúp sinh viên thực nghiên cứu, giải vấn đề, củng cố kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ sinh viên góp phần cho toàn diện nhận thức sinh viên, nâng cao chất lượng giảng dạy Từ khóa Thí nghiệm Kỹ Thuật Lạnh Đặt vấn đề Thí nghiệm tiến trình dạy học để nghiên cứu, giải vấn đề, củng cố kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ sinh viên góp phần cho toàn diện nhận thức sinh viên, nâng cao chất lượng giảng dạy Do đó, thí nghiệm giúp sinh viên kiểm tra lại lý thuyết học tượng, định luật q trình … Thí nghiệm cịn điều kiện giúp sinh viên rèn luyện phẩm chất đạo đức như: Đức tính kiên trì, cẩn thận, trung thực rèn luyện thao tác kỹ thuật, chuẩn bị tiếp cận với thao tác thực hành Đối với sinh viên trình độ cao đẳng ngồi thao tác thực hành chuẩn, cần có tư tốt để giải vấn đề Vì vậy, việc bổ sung thí nghiệm vào môn học cần thiết, cụ thể bổ sung thí nghiệm vào mơn học lý thuyết Chính vậy, nhóm tiến hành bổ sung thí nghiệm môn học Kỹ thuật lạnh giúp cho sinh viên: - Hiểu, trình bày giải thích q trình biến đổi trạng thái mơi chất lạnh chu trình nhiệt động - Đo đạc thơng số nhiệt độ môi chất lạnh, biểu diễn lên đồ thi lg p –h, T – s tính tốn đại lượng hiệu suất chu trình - Đánh giá hiệu thiết bị bay trường hợp: Van tiết lưu nhiệt cáp tiết lưu Phương pháp thực - Căn vào chuẩn đầu khung đào tạo theo tiêu chuẩn ABET - Căn vào chuẩn đầu môn học (học phần) - Xây dựng chuẩn đầu hệ thống thí nghiệm thiết bị thí nghiệm - Xây dựng thí nghiệm thiết bị thí nghiệm - Tổ chức cho SV thực thí nhiệm: Các lớp phân chia thành nhóm nhỏ – 10 SV, sau giáo viên hướng dẫn, bạn sinh viên đại diện nhóm thực quy trình vận hành, đến hệ thống hoạt động ổn định tiến hành lấy thơng số Sau hồn tất q trình lấy thơng số, nhóm sinh viên di chuyển qua khu vực xử lý đánh giá số liệu Mỗi nhóm sinh viên có 30 phút thực thí nghiệm 30 phút hồn tất đánh giá nộp lại giáo viên - Đánh giá thí nghiệm thiết bị - Hiệu chỉnh, hồn thiện giáo trình thí nghiệm Nội dung thực Các hệ thống thí nghiệm nhóm tác giả xây dựng dựa vào chuẩn đầu hiệu chỉnh qua lớp thí nghiệm để hồn thiện giáo trình Sau mẫu hệ thống tập thí nghiệm: BÀI 1: VẬN HÀNH ĐO ĐẠC THÔNG SỐ VÀ TÍNH TỐN CHU TRÌNH Q LẠNH, Q NHIỆT 3.1 Mục đích tập thí nghiệm: - Đo đạc thơng số: nhiệt độ, áp suất - Vẽ sơ đồ hiểu nguyên lý làm việc hệ thống lạnh thực tế - Biểu diễn trình nhiệt động đồ thị thực lgp-h - Tính tốn chu trình q trình q lạnh, q nhiệt 3.2 Thiết bị thí nghiệm 3.2.1 Mơ hình thí nghiệm: Hệ thống lạnh thí nghiệm ET915.01 có máy nén, quạt dàn nóng, quạt dàn lạnh, van tiết lưu nhiệt cáp tiết lưu Ngoài hệ thống cịn có thiết bị phụ: Bình chứa cao áp, van điện từ, mắt xem ga, phin lọc hình 1: 1.Dàn bay Van điện từ 2.Điện trở gia nhiệt Van tiết lưu nhiệt 3.Cổng cấp môi chất lạnh, đường Van nạp môi chất lạnh đẩy 4.Ống mao Cổng cấp môi chất lanh, đường hút 1.Máy nén Ống nối phía đường cấp, đường đẩy 2.Dàn ngưng, đối lưu cưỡng Công tắc nguồn 3.Bình chứa Đồng hồ đo áp suất cao 4.Van điện từ 10 Rơ le áp suất kép 5.Phin lọc 11 Đồng hồ đo áp suất thấp 6.Khóa kẹp 12 Ống nối phía đường cấp, đường hút 3.2.2 Thiết bị thí nghiệm: Để đo đạc thơng số nhiệt độ, áp suất vị trí điểm nút hệ thống lạnh khơng khí vào thiết bị nhiệt (Dàn nóng, dàn lạnh) cần có thiết bị đo sau: a Đo áp suất điểm nút hệ thống lạnh: Sử dụng số hóa tín hiệu áp suất sử dụng module Adruino nhận tín hiệu Analog từ cảm biến Sensys (PTEH0001BCMG – 20mA) xử lý tính hiệu hiển thị lên hình LCD, Hình 3.18 Bộ đo áp suất kiểm tra độ xác tương ứng với cảm biến áp suất sử dụng Thông số kỹ thuật số hóa tín hiệu áp suất: Nguồn cấp: DC – 30V Sai số: 0,05% Nhiệt độ hoạt động: -40 1250C b Đo nhiệt độ điểm nút hệ thống lạnh: Sử dụng cặp nhiệt loại T loại cảm biến đo nhiệt độ sử dụng phổ biến phịng thí nghiệm, y tế, cơng nghiệp thực phẩm, hệ thống thơng gió Nó có cấu tạo gồm dây kim loại khác hàn dính đầu gọi đầu nóng (hay đầu đo), đầu lại đầu lạnh (hay đầu chuẩn) Vật liệu dùng để chế tạo cặp nhiệt loại T đồng constantan (là hợp kim với tỉ lệ 55% đồng 45% niken) Theo quy ước quốc tế, dây P (cực dương) làm từ đồng quy ước dây màu đỏ Trong khi, dây lại - dây N (cực âm) làm từ constantan quy ước dây màu xanh da trời Cặp nhiệt loại có khả chống ăn mịn cao, sử dụng mơi trường oxy hóa, khí trơ, môi trường chân không Dãy nhiệt độ hoạt động từ -200oC tới 350oC thể cặp nhiệt loại T dùng nghiên cứu c Đo nhiệt độ khơng khí Nhiệt kế điện tử Tasco TA410AX đo nhiệt độ bề mặt nhiệt độ khơng khí với dãy đo từ - 500C – 2000C Nhiệt kế có độ xác cao, đặc biệt phạm vi nhiệt độ điều hịa khơng khí (-30 ~ 1000C) Thời gian phản hồi ngắn, thao tác nhanh, loại cảm biến phong phú phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng Bộ cảm biến phận kết nối trực tiếp kết nối dây nối giúp sinh viên hiểu rõ chu trình lạnh (nguyên lý hoạt động hệ thống lạnh) từ tư nguyên nhân ảnh hưởng cách nâng cao suất lạnh, hệ số làm lạnh hệ thống 3.2.3 Quy trình thí nghiệm Bước 1: Kích chuột trái vào biểu tượng van điện từ V1, V2, V5 (Van mở chuyển từ màu trắng sang màu xanh ) Bước 2: Kích chuột trái vào biểu tượng quạt dàn lạnh (Quạt dàn lạnh bật chuyển từ màu trắng sang màu xanh ) Bước 3: Kích chuột trái vào biểu tượng quạt dàn nóng (Quạt dàn nóng bật chuyển từ màu trắng sang màu xanh ) Bước 4: Kích chuột trái vào biểu tượng máy nén (Máy nén bật chuyển từ màu trắng sang màu xanh ) Bước 5: Cho hệ thống làm lạnh phút Ghi nhận thông số: Nhiệt độ, áp suất môi chất lạnh điểm nút hình hiển thị điền vào bảng thông số vận hành (câu a) Bước 6: Sử dụng cảm biến nhiệt độ gắn trước sau TBNT, TBBH để ghi nhận thay đổi nhiệt độ khơng khí vào TBNT, TBBH vào bảng thơng số vận hành (câu a) Bước 7: Kết thúc thí nghiệm: Kích chuột trái vào biểu tượng van điện từ V2 để ngắt nguồn van V2 (Van đóng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng Khoa Công nghệ Nhiệt – Lạnh Thiết kế tập thiết bị thí nghiệm KTL chuyển từ màu xanh sang màu trắng ) để hệ thống hút kiệt đạt giá trị áp suất hút ngừng máy nén Bước 8: Khi áp suất hút p1 1,8 bar kích chuột trái vào biểu tượng máy nén để ngắt nguồn máy nén (Máy nén tắt chuyển từ màu xanh sang màu trắng Bước 9: Kích chuột trái vào biểu tượng quạt dàn nóng, quạt dàn lạnh, van điện từ V1, V5 để ngắt nguồn quạt dàn nóng, quạt dàn lạnh, van điện từ V1, V5 (Thiết bị tắt chuyển từ màu xanh sang màu trắng ) Hệ thống lạnh ngừng hoạt động 3.2.4 Kết thí nghiệm a Hồn thành bảng thơng số vận hành chu trình hệ thống lạnh, biết: Điểm nút: (1) Đầu hút máy nén (2) Đầu đẩy máy nén (3) Sau Thiết bị ngưng tụ (4) Trước tiết lưu (5) Sau tiết lưu (6) Sau Thiết bị bay Bảng 1: Bảng thông số trạng thái điểm nút chu trình: Bảng 2: Sự thay đổi nhiệt độ khơng khí thiết bị b Xử lý kết thí nghiệm: Hãy kết nối thiết bị thành sơ đồ hệ thống lạnh hồn chỉnh: Điền thơng số nhiệt độ, áp suất sơ đồ nguyên lý: Các trình biến đổi trạng thái mơi chất lạnh hệ thống lạnh: Nguyên lý làm việc hệ thống lạnh: c Tính tốn chu trình: Bảng thơng số trạng thái điểm nút: Biểu diễn điểm nút đồ thị thực lg p – h: Tính tốn chu trình: Nhiệt lượng nhả nguồn nóng, nhiệt cấp vào cho nguồn lạnh, cơng hệ số làm lạnh chu trình ngược chiều Kết Sau sinh viên xuống thí nghiệm hoàn tất đánh giá nộp lại cho giảng viên Nhóm tác giả nhận thấy bạn sinh viên củng cố nâng cao kiến thức, kỹ làm đạt chuẩn đầu ra, cụ thể sau: (Bảng điểm CĐNL 21A – Môn: Kỹ Thuật Lạnh) 4 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ mơn Nhiệt lạnh CĐKT Cao Thắng – Giáo trình Kỹ Thuật Lạnh – lưu hành nội - 2019 [2] Nguyễn Đức Lợi, Lê Xn Hịa, Hồng An Quốc – Giáo trình Kỹ Thuật Lạnh –Nhà Xuất Bản Bách Khoa Hà Nội – 2018 Tổng kết: - Tỷ lệ sinh viên điểm: 61.54% - Tỷ lệ sinh viên điểm: 18,46 - Tỷ lệ sinh viên điểm: 20% - Tỷ lệ sinh viên điểm: 0% Kết luận Việc bổ sung thí nghiệm vào giảng lý thuyết có ý nghĩa to lớn việc hình thành tư duy, củng cố, ơn tập hoàn thiện kiến thức mà sinh viên học lý thuyết trước Thơng qua thí nghiệm thí chu trình máy lạnh nén máy nén lạnh môn Kỹ thuật lạnh giúp sinh viên hiểu rõ chu trình lạnh (nguyên lý hoạt động hệ thống lạnh) từ tư nguyên nhân ảnh hưởng cách nâng cao suất lạnh, hệ số làm lạnh hệ thống LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả chân thành cảm ơn Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng, Khoa Công nghệ Nhiệt – Lạnh tạo điều kiện để nhóm tác giả thực biên soạn thí nghiệm cho mơn học Kỹ Thuật Lạnh