báo cáo thí nghiệm nhiệt động kỹ thuật

Thiết bị SAD/T108.3D – thiết bị đo nhiệt độ, điện năng tiêu thụ, lưu lượng nướcMáy bơm và vanSơ đồ thiết bị hoạt động:... Xây dựng chu trình trên đồ thị lgP-iTính toán cân bằng nhiệt, xá

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

KHOA NĂNG LƯỢNG NHIỆT

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

Môn học: Nhiệt động kỹ thuật

Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thư

MSSV: 20214824

Mã lớp: 729937

Lớp: Nhiệt 02-K66

Giảng viên hướng dẫn: Lê Xuân Tuấn

Hà Nội, ngày 21 tháng 07 năm 2023

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1 : Phân tích nhiệt động của chu trình lạnh và bơm của thiết bị điều hòa không khí

( Thiết bị T108/3D )

a Các thiết bị thí nghiệm

Thiết bị SAD/T108.3D – thiết bị đo nhiệt độ, điện năng tiêu thụ, lưu lượng nước

Máy bơm và van

Sơ đồ thiết bị hoạt động:

2 Mục đích thí nghiệm

Hiểu rõ về chu trình lạnh

Giải thích nguyên lý hoạt động của một máy lạnh bơm nhiệt sử dụng chu trình nén hơi

Năm vững và xác định một số thông số đặc trưng của chu trình: Các thông số đo áp suất P , P nhiệt độ T , T0 k 0 k,… Xây dựng chu trình trên đồ thị lgP-i

Tính toán cân bằng nhiệt, xác định hệ số làm lạnh ε, hệ số bơm nhiệt φ theo chu trình và so sánh với giá trị tính được thông qua phép đo trực tiếp, giải thích lí do khác biệt

Tính toán xác định một số thông số như hệ số bơm nhiệt,

hệ số làm lạnh, nhiệt ở dàn ngưng tụ, nhiệt ở dàn bay hơi…

Đánh giá hiệu quả năng lượng của từng quá trình tương ứng

làm việc

- Chu trình bơm nhiệt và chu trình máy lạnh thực chất là giống nhau, chúng đều

là chu trình nhiệt động ngược chiều Chúng chỉ khác nhau ở cấp nhiệt độ và ở tên gọi bởi vì mục đích sử dụng của chúng Ở máy lạnh thì người ta sử dụng nguồn lạnh ở dàn bay hơi để làm lạnh ở nhiệt độ thấp Còn ở bơm nhiệt thì

người ta sử dụng nguồn nhiệt lấy từ dàn ngưng để cấp nhiệt làm nóng nước hoặc sưởi ấm

- Nhờ ưu điểm tiêu thụ ít năng lượng hơn những thiết bị cấp nhiệt thông thường, bơm nhiệt ngày càng được nghiên cứu và phát triển rộng rãi vì sẽ cắt giảm được một lượng khí thải ra môi trường đáng kể, nhưng vẫn đảm bảo được nhu cầu về năng lượng sử dụng

- Vì khả năng ứng dụng của nó trong hoàn cảnh các nguồn năng lượng thiên nhiên (than đá, dầu mỏ, khí đốt…) đang dần khan hiếm, cạn kiệt cũng như thực trạng ô nhiễm khí thải, ô nhiễm môi trường hiện này thì việc nghiên cứu ứng dụng bơm nhiệt trong hoàn cảnh đất nước ta cũng đang là hướng nghiên cứu mới đang được định hướng và phát triển

- Bơm nhiệt gồm bốn thiết bị cơ bản: máy nén (1), dàn ngưng (2), van tiết lưu (3) và dàn bay hơi (4)

- Nguyên lý làm việc: Môi chất lạnh ở dạng lỏng ngưng tụ tại bình ngưng đi qua van tiết lưu, tại đây môi chất có nhiệt độ thấp và áp suất thấp đi vào dàn bay hơi là những đường ống đồng được quạt thổi không khí xung quanh ống đồng bị làm lạnh đi ra ngoài Thực chất khi qua van tiết lưu môi chất ở dạng hơi nhưng vẫn còn một phần dạng lỏng, chỉ có phần hơi đi qua ống đồng còn

phần lỏng bị bay hơi hết Môi chất ở dạng hơi sau khi đi qua dàn bay hơi

sẽ được đưa trở về máy nén, tại máy nén hơi sẽ được nén đến nhiệt độ cao nhưng áp suất vẫn còn thấp khi đó muốn hơi ngưng tụ thành dạng lỏng có nhiệt độ cao áp suất cao chúng ta có thể làm mát môi chất bằng nước, lúc này môi chất sẽ có nhiệt độ gần bằng nhiệt độ của nước và có

áp suất cao ngưng tụ tại bình ngưng và tiếp tục các quá trình Các quá trình được lặp lại liên tục như trên tạo nên một chu trình khép kín

4 Trình tự thí nghiệm

Điểm đầu Thiết bị đi qua Điểm sau

1( hơi quá

nhiệt ) Bình ngưng tụ Đẳng áp, hạ nhiệt bằng

phương pháp để môi chất chuyển từ hơi sang lỏng

2 ( lỏng bão hòa )

2 ( lỏng bão hòa

) Van tiết lưuĐẳng nhiệt hạ áp qua

thiệt bị van tiết lưu

3 ( hơi bão hòa

ẩm )

3 ( hơi bão hòa

ẩm ) Giàn bay hơi Đưa môi chất được cấp

nhiệt qua hệ thống quạt, đẳng áp

4 ( hơi bão hòa, hoặc hơi quá nhiệt )

4 ( hơi bão hòa

hoặc hơi quá

nhiệt )

Máy nén

Nén đoạn nhiệt môi chất,

từ đó nhiệt độ môi chất tăng lên

1 ( hơi quá nhiệt )

Trình tự mở thiết bị

- Mở thiết bị phát điện

- Mở máy bơm và quạt điện

- Chờ một lúc cho thiết bị ổn định rồi mở máy nén

Lý do mở máy bơm cuối cùng: vì nếu quạt không hoạt động tốt thì môi chất không chuyển từ hởi bão hoà ẩm tới hơi bão hoà được Có

nghĩa là vẫn sẽ còn 1 phần nước, mà nước vào máy nén sẽ xảy ra vấn đề

5 Xử lý số liệu

5.1 Buổi 1

t1-t4: nhiệt độ các mốc 1,2,3,4 trên đồ thị

t5: nước vào bình ngưng

t6: nước ra bình ngưng

t7:nhiệt độ không khí vào

t8: nhiệt độ ra khỏi quạt

10h50 10h55 11h00 11h05 11h10 11h15 11h20 11h25 11h30 t1 26.6 43.5 55.1 62.0 68.2 72.7 75.4 78.3 79.9 t2 24.9 28.70 31.1 32.2 33.2 33.4 33.7 34.0 34.1 t3 20.2 -10.5 -8.1 -6.9 -5.9 -5.2 -4.9 -4.5 -4.3 t4 22.9 21.7 21.1 21.6 21.6 21.7 21.7 21.7 21.8 t5 28.1 28.1 28.1 28.4 28.5 28.6 28.7 28.7 28.8 t6 25.1 29.0 30.4 31.4 32.1 32.6 32.8 33.1 33.2 t8 21.2 17.1 16.7 16.1 16.3 16.5 16.4 16.8 16.6

Tại 10h50 nhiệt độ máy mới chạy nên vẫn chưa ổn định đều nằm trong vùng 20-27 độ Về sau nhiệt độ tăng dần đều do máy dần đi vào quỹ đạo hoạt động

5.2 Buổi thứ 2

T1 : Nhiệt độ hơi sau khi nén

T2 : Nhiệt độ ngưng tụ

T3 : Nhiệt độ sau van tiết lưu

T4 : Nhiệt độ sau dàn bay hơi

T5 : Nhiệt độ nước vào T6 : Nhiệt độ nước ra T7 : Nhiệt độ không khí vào T8 : Nhiệt độ không khí ra P0 : Áp suất bay hơi

Pk : Áp suất ngưng tụ

Fw: Lưu lượng thể tích nước

đo

P

(kWh)

Po

(bar)

Pk

(bar)

t1

(oC)

t2

( C)o

t3

( C)o

t4

( C)o

t5

(oC)

t6

( C)o

t7

(oC)

t8

(oC)

FW

(l/h)

Xác định hệ số làm lạnh và hệ số bơm nhiệt của chu trình:

-Các thông số trạng thái:

-Trạng thái 1: P=Pk+Pa= 9+1= 10 bar ; T=T = 96.91 ℃

-Trạng thái 2: P=Pk+Pa= 9+1= 10 bar ; T=T = 39.52 ℃

-Trạng thái 3: P= 1.2 bar ; T=T = -2.03 ℃

-Trạng thái 4: P= 1.2 bar ; T=T = 33.5 4 ℃

Tra đồ thị thông số nhiệt động của R12 tại các vị trí 1,2,3,4 ta được :

h1=409,17 kJ/kg ;

h2=238,04 kJ/kg ;

h3= 238,04 kJ/kg ;

h=374,91 kJ/kg

Từ đó, ta có:

+ Hệ số làm lạnh ε = (h4-h3) / (h1-h4)= (374.91-c

238.04) / (409.17-374.91)=4.00

+ Hệ số bơm nhiệt φ = ε +1= 4.00+1=5.00c c

Tính nhiệt lượng không khí và nước trao đổi tại thiết bị bay hơi (Qo )và thiết bị ngưng tụ (Qk) Tính công suất tiêu thụ điện năng trung bình của máy nén (N), xác định hệ số làm lạnh hiệu dụng ℎ và hệ số bơm nhiệt hiệu dụng ℎ 𝜀 𝜑 của chu trình

- Ta có

𝑚𝜏 𝐻 𝑂( 2 )=Fw.ρ(H2O)/3600=1*60/3600=0.0167kg/s trong đó: ρ(H2O): khối lượng riêng của nước [kg/l]

(𝐻2𝑂): Lưu lượng khối lượng của nước

- Nhiệt lượng nước trao đổi tại thiết bị ngưng tụ là:

Q =( 2 )*c*∆T=k 𝐻 𝑂 𝑚𝜏(𝐻 𝑂)*c*(T6-T5)=0.0167*4200*(39.1- 34.5) 2

= 322.6 W

với c=4200[J/kgK]: nhiệt dung riêng của nước

- Mặt khác: lượng nhiệt nước nhận vào bằng với lượng nhiệt môi chất mất đi nên ta có:

|Q | = |Q |= |12 k 𝑚𝜏*q12| = |𝑚𝜏*(h2-h1)|

=>𝑚𝜏=|𝑄𝑘/(ℎ2−ℎ1)| = |0.3226/(238.04−409.17)| = 1.88*10 -3

kg/s

- Lượng nhiệt của không khí mất đi bằng lượng nhiệt môi chất nhận vào nên ta có:

|Qo|=|Q34|=|𝑚𝜏*q |=|34 𝑚𝜏*(h -h )|=|1.88*104 3

-3*(374.91-238.04)|=0.2573 kW

- Công suất tiêu thụ điện năng trung bình của máy nén:

|N|=(150.44-149.98)*3600*(10/80)=1.98 kW

- Hệ số làm lạnh hiệu dụng: =|Qo|/|N| = 0.2573/1.98 = 0.1299𝜀𝜀𝜀𝜀𝜀ℎ

- Hệ số bơm nhiệt hiệu dụng: 𝜑ℎ=|Qk|/|N| = 0.3226/1.98 = 0.1629

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 2:

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy sấy lạnh

1 Giới thiệu chung

Các thiết bị thí nghiệm

Bảng điều khiển

Tháp giải nhiệt

Máy bơm

Máy nén ( thiết bị trên)

Dàn ngưng tụ ( thiết

bị dưới )

Van tiết lưu

Giàn bay hơi ( thiết

bị bên phải )

Giàn ngưng tụ phụ ( thiết bị nhỏ hơn bên trái )

Buồng sấy

2 Trình tự thí nghiệm

Môi chất qua máy nén sẽ được chia thành 2 đường:

- Đi tiếp đến bình ngưng tụ (môi chất vào bình ngưng trao đổi nhiệt với nước và nước được giải nhiệt thông qua tháp giải nhiệt) Môi chất qua van tiết lưu Dàn bay hơi Quay trở lại máy nén.

- Đi tới dàn ngưng tụ Van tiết lưu Dàn bay hơi Quay lại máy nén.

Quá trình mang lại hiệu quả hữu ích Không khí đi qua fin lọc thổi qua dàn bay hơi đến dàn ngưng

tụ thổi qua buồng sấy

3 Nhận xét của bản thân

Qua các buổi thí nghiệm em hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của thiết bị trong thực tế là như thế nào, ác thiết bị được kết nối như thế nào, làm thế nào

để biết đâu là thiết bị nào.

The end!