Thực nghiệm quá trình làm mát co2 bằng nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH LÀM MÁT CO2 BẰNG NƯỚC MÃ SỐ: SV2022-03 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: HUỲNH TRẦN TRÚC PHƯƠNG SKC008101 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH LÀM MÁT CO2 BẰNG NƯỚC SV2022-03 Chủ nhiệm đề tài: Huỳnh Trần Trúc Vương 19147272 TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH LÀM MÁT CO2 BẰNG NƯỚC SV2022-03 Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ Thuật SV thực hiện: Huỳnh Trần Trúc Vương 19147272 Trần Thành Phát 19147221 Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 191470A, Khoa Cơ Khí Động Lực Năm thứ: Số năm đào tạo: năm Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Thành Trung TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 10 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Lời nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Đặng Thành Trung Người tận tình dạy, hướng dẫn, quan tâm, tạo điều kiện để giúp nhóm hồn thành tốt đề tài nghiên cứu nhóm với đề tài “Thực nghiệm trình làm mát CO2 nước” Chúng em có hội làm quen với hướng nghiên cứu, sử dụng kiến thức học vào q trình hồn thiện đề tài nghiên cứu khoa học Suốt thời gian học tập trau dồi kiến thức chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh nhờ có giảng dạy tận tình thầy mơn Cơng nghệ Nhiệt – Điện lạnh qua chúng em trang bị kĩ kiến thức chuyên ngành, tảng cho việc thực tập, làm đồ án, nghiên cứu khoa học cơng việc sau Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể q thầy môn Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh, khoa Cơ khí Động lực, thầy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt, dạy bảo tận tình suốt thời gian học giảng đường đại học Nhờ kiến thức quý báo mà chúng em có hành trang vững vàng cho chặng đường dài tới, hồn thành tốt đề tài nghiên cứu Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Nội dung phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Nội dung nghiên cứu 1.5.2 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu môi chất CO2 2.2 Lý thuyết truyền nhiệt 10 2.3 Lý thuyết tính tốn thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt 12 2.4 Quá trình trao đổi nhiệt đối lưu 16 2.5 Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu “Làm mát – Bay hơi” 18 CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM 20 3.1 Tính tốn thiết kế 20 3.1.1 Các thông số làm việc yêu cầu thiết bị 20 3.1.2 Tính tốn, thiết lập thơng số điểm nút chu trình lý thuyết 21 3.1.3 Tính toán, thiết kế chọn số ống cho dàn trao đổi nhiệt 23 3.1.4 Chọn thiết bị cho hệ thống lạnh 27 3.2 Thiết lập thực nghiệm 31 3.2.1 Các thiết bị đo lường 31 3.2.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm lắp đặt hệ thống 35 3.2.3 Quy trình vận hành hệ thống lấy số liệu thực nghiệm 37 CHƯƠNG : CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 4.1 Kết thực nghiệm 40 4.1.1 Nhận xét số liệu sau lần chạy 40 4.1.2 Số liệu điểm nút thực nghiệm hệ thống sử dụng môi chất CO2 41 4.1.3 Các thông số vào trao đổi nhiệt “Làm mát – Bay hơi” .43 4.1.4 Kết nhiệt độ phòng 45 4.1.5 Kết COP hệ thống sử dụng môi chất CO2 47 4.2 So sánh thơng số tính tốn thực nghiệm lý thuyết 47 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 5.1 Kết luận 50 5.2 Kiến nghị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CFC : Chlorofluorocarbon COP : Hệ số hiệu lượng GWP : Chỉ số nóng lên toàn cầu HCFC : Hydro-chloro-fluoro-carbon HFC : Hydrofluorocarbon HVAC : Hệ thống sưởi, thơng gió điều hịa khơng khí : Hệ số truyền nhiệt, W/m2.k k LM–BH ODP TBTĐN : Làm mát bay : Chỉ số tác động phá hủy tầng ozone : Thiết bị trao đổi nhiệt : Trao đổi nhiệt TĐN : Thể tích riêng, m3/kg v : Cường độ trao đổi nhiệt đối lưu, W/m2.độ α ε∆tt λ δ η : Hệ số hiệu chỉnh : Hệ số dẫn nhiệt, W/m.độ : Độ dày, m : Hiệu suất : Tỉ số nén π : Khối lượng riêng, kg/m3 ρ DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ chuyển pha theo áp suất nhiệt độ CO2 Hình 2.2 Đồ thị logP-h môi chất R744 (CO2) 10 Hình 2.3 Sự thay đổi nhiệt độ chất lỏng thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống 13 Hình 2.4 Quan hệ phụ thuộc ε∆tt = f(P,R) 14 Hình 2.5 Đồ thị quan hệ ε = f(C, NTU) 15 Hình 3.1 Đồ thị logp-h chu trình lạnh CO2 cấp .21 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động điểm nút hệ thống lạnh sử dụng môi chất CO2 22 Hình 3.3 Đồ thị chênh lệch nhiệt độ trung trình mơi chất CO2 nước 24 Hình 3.4 Các thơng số thiết kế dàn ngưng tụ 26 Hình 3.5 Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu “Làm mát – Bay hơi” dựng 3D 26 Hình 3.6 Dàn ngưng hệ thống lạnh 27 Hình 3.7 Máy nén SANDEN 28 Hình 3.8 Thiết bị bay – dàn lạnh 28 Hình 3.9 Van tiết lưu tay 29 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lạnh sử dụng môi chất CO2 30 Hình 3.11 Ampe kìm 31 Hình 3.12 Đồng hồ vạn VOM 31 Hình 3.13 Đồng hồ đo nhiệt độ tiếp xúc kiểu K, J Extech 421509 32 Hình 3.14 Đồng hồ đo nhiệt độ có dầu dị DS-1 33 Hình 3.15 Đồng hồ đo áp suất CO2 .34 Hình 3.16 Bộ số hóa tín hiệu áp suất 34 Hình 3.17 Thiết bị đo lưu lượng CO2 .35 Hình 3.18 Bộ dụng cụ cắt loe ống đồng, cuộn ống đồng ∅6mm, bender uốn ống đồng 35 Hình 3.19 Tiến hành hàn ống đồng 36 Hình 3.20 Lắp đặt dàn ngưng máy nén .36 Hình 3.21 Lắp đặt thiết bị Flow meter, điều khiển thu tín hiệu từ Flow meter 36 Hình 3.22 Lắp đặt đồng hồ cơ, cảm biến, thu nhận tín hiệu để đo áp suất .37 Hình 3.23 Tiến hành ngân dàn trao đổi nhiệt nước để thử kín 37 Nghiên cứu khoa học GVHD: PGS.TS Đặng Thành Trung Hình 4.1 Nhiệt độ nước, mơi chất CO2 đầu vào đầu lần chạy thử nghiệm 41 Hình 4.2 Đồ thị logP-h chu trình lạnh CO2 42 Hình 4.3 Biểu đồ nhiệt độ nước, môi chất CO2 vào thiết bị “Làm mát – Bay hơi” 44 Hình 4.4 Biểu đồ nhiệt độ gió vào dàn lạnh 46 Hình 4.5 Sự ảnh hưởng nhiệt độ nước đến COP hệ thống lạnh sử dụng môi chất CO2 47 Hình 4.6 Đồ thị so sánh chênh lệch nhiệt độ trung bình lý thuyết thực nghiệm 48 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Các đặc tính mơi chất CO2 Bảng 2.1 Một số dạng lưu động khác .15 Bảng 3.1 Bảng thông số trạng thái điểm nút chu trình hệ thống lạnh sử dụng mơi chất CO2 22 Bảng 4.1 Số liệu nhiệt độ lần chạy thử nghiệm .40 Bảng 4.2 Số liệu thực nghiệm điểm nút 42 Bảng 4.3 Số liệu nhiệt độ nước, môi chất CO2 vào thiết bị “Làm mát – Bay hơi” thực nghiệm thu .44 Bảng 4.4 Bảng so sánh thông số thực lý thuyết 48