Báo cáo thí nghiệm môn cơ sở kĩ thuật lạnh nguyên lý làm việc của hệ thống bơm nhiệt kte 3000hd

MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM - Trang bị cho sinh viên các kiến thức về cơ sở kĩ thuật lạnh và pham vi ứngdụng như: môi chất lạnh, máy nén lạnh, chu trình lạnh 1 cấp, các thiết bị trao đổi nhiệtnh

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT- LẠNH

Bộ môn Kỹ thuật Lạnh và Điều hòa không khí

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN

CƠ SỞ KĨ THUẬT LẠNH

Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Minh Nguyệt

Họ và tên sinh viên : Lê Trần Hiệp

Hà Nội, 12/2024

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

- Trang bị cho sinh viên các kiến thức về cơ sở kĩ thuật lạnh và pham vi ứngdụng như: môi chất lạnh, máy nén lạnh, chu trình lạnh 1 cấp, các thiết bị trao đổi nhiệtnhư: thiết bị ngưng tụ, bay hơi, bình chứa cao áp, van tiết lưu,

II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG BƠM NHIỆT KTE 3000HD

- Thiết bị lạnh: Gồm máy nén, dàn ngưng tụ (với động cơ quạt), máy thu, phinlọc, máy sấy, mắt ga, van điện từ, van tiết lưu tay, dàn bay hơi (với quạt động cơ), vanhồi lưu, đồng hồ đo áp, van an toàn Thiết bị chạy bởi mạch trong bảng điều khiển.

- Phân mềm P/G: Phần mềm KTE-DA100 hiển thị với nhiệt độ, áp suất,enthanpy, lượng nhiệt trao đổi mỗi dàn được đo theo thời gian thực, sau đó được lưubởi file Excel để dữ liệu thu được hiển thị và phân tích theo đồ thị

-Phần cứng PCB: Thành phần KTE-DA100 (Phần cứng), S.M.P.S, 9 cặp nhiệtloại T và 4 cảm biến áp suất Các thiết bị cho phép đo đạc và tính toán tất cả dữ liệu từ

hệ thống nhiệt độ, áp suất, emthanpy, lượng trao đổi nhiệt ở mỗi vị trí, hệ số hiệt quảnăng lượng (COP) thông qua phần mềm trên máy tính

2 Nguyên lý làm việc của hệ thống bơm nhiệt KTE 3000HD

- Chế độ làm lạnh: Van 4 ngả đóng Bơm nhiệt làm việc giống như điều hòa

một chiều thông thường Lúc này, dàn ngưng tụ là Heat Exchanger 1 và dàn bay hơm

là Heat Exchanger 2 ( hiển thị trên các thiết bị của hệ thống).

Hơi môi chất lạnh (điểm 1) được hút vào máy nén Tại đây, máy nén thực hiệnquá trình nén hơi môi chất lên áp suất cao 𝑝𝑘 (điểm 2) rồi đẩy vào dàn ngưng tụ

(điểm 3) Trong quá trình di chuyển trong dàn ngưng tụ, môi chất lạnh tỏa nhiệt ramôi trường xung quanh để chuyển trạng thái từ hơi quá nhiệt sang lỏng ở áp suất caonhờ được giải nhiệt bởi quạt hướng trục Khi ra khỏi dàn ngưng (điểm 4), lỏng môichất ở áp suất 𝑝𝑘 chả qua phin sấy lọc (điểm 6) và van tiết lưu để thực hiện quá trìnhgiảm áp suất xuống 𝑝0 (điểm 7) Sau đó, môi chất lạnh đi vào dàn bay hơi và thu nhiệtcủa môi trường để thực hiện quá trình hóa hơi (điểm 8) Nhờ đó mà nhiệt độ môitrường giảm xuống Hơi môi chất lạnh quay trở về với mát nén, tiếp tụ chu trình mới.

- Chế độ sưởi ấm: Van 4 ngả mở Nguyên lí hoàn toàn tương tự ở chế độ lạnh.Tuy nhiên, lúc này đường đi của môi chất thay đổi và vai trò của hai dàn trao đổi nhiệt

cũng thay đổi Cụ thể lúc này, dàn ngưng tụ là Heat Exchanger 2 và dàn bay hơi là

- Bước 2: Ấn nút Start PB1 trên bảng điều khiển

- Bước 3: Click chon biểu tượng Run Chọn vị trí lưu trên Desktop và đặt tênfile Lấy số liệu trong vòng 20 phút

- Bước 4: Thay đổi nhiệt đọ dàn bay hơi bằng cách thay đổi nhiệt độ mở của dàn và điều khiển công suất của quạt trên bảng điều khiển

Lưu ý: Trong khi lấy số liệu không được thao tác vào file lưu số liệu.

- Bước 5: Kiểm tra số liệu trên file rồi lưu file

2 Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu

T2 – P2: Nhiệt độ - Áp suất sau khi nén

T3 – P3: Nhiệt độ - áp suất ngưng tụ

T7 – P4: Nhiệt độ- áp suất bay hơi T8: Nhiệt độ sau khi bay hơi T11: Nhiệt độ phòng

* Biểu diễn các thông số trên đồ thị logP-h:

Lần 1: T1 = Temp1 = 34.5; T2 = Temp2 = 98; T3 = Temp3 = 40.3; T4 = Temp7 = -4;

Po= 1.3 +1 = 2.3 (bar); Pk =13 +1 = 14 (bar)

Lần 2 : T1 = Temp1 = 40.7; T2 = Temp2 = 118.; T3 = Temp3 = 48.6; T4 = Temp7 = -1.8;

Po= 1.6 +1 = 2.6 (bar); Pk =12.7 +1 = 13.7 (bar)

Lần 3: T1 = Temp1 = 40.5; T2 = Temp2 = 119.9; T3 = Temp3 = 56.5; T4 = Temp7 = 0.4;

Po= 1.8 +1 = 2.8 (bar); Pk =15.4 +1 = 16.4 (bar)

Lần 4: T1 = Temp1 = 39.1; T2 = Temp2 = 120.8; T3 = Temp3 = 52; T4 = Temp7 = 2;

Po= 2 +1 = 3 (bar); Pk =14 +1 = 15 (bar)

Lần 5: T1 = Temp1 = 37.2; T2 = Temp2 = 118.3; T3 = Temp3 = 54.7; T4 = Temp7 = 4.1;

Po= 2.2 +1 = 3.2 (bar); Pk =15 +1 = 16 (bar)

* Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của các thông số:

1 2 3 4 5 0

50 100 150 200

250

163.6 171.2 171.3 167.3 158.4210.4

* Nhận xét: - Khi nhiệt độ bay hơi ở thông số thấp nhất thì hiệu suất exergy và COP đạt giá trị cao nhất

và giảm khi nhiệt độ bay hơi tăng lên

- Năng suất lạnh riêng và năng suất nhiệt riêng có giá trị tăng không đều nhiệt độ bay hơi

tăng lên.

Bài 2: KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ KHI THAY ĐỔI TỐC ĐỘ GIÓ Ở DÀN

II.

Mô tả hệ thống thiết bị thí nghiệm KTE 3000 HD

2.1 Tổng quan hệ thống.

*Hệ thống bơm nhiệt KTE 3000 HD gồm các thành phần:

1

BẢNG ĐIỀU KHIỂN : Thành phần với nguồn (N.F.B), bộ chuyển mạch, đồng hồđiện Ampe kế, vôn kế, chuông báo, đèn báo, công tắc áo suất, bộ tiếp hợp, rơ le, bộchuyển nhiệt, công tắc nút, nguồn vào, các thết bị này làm cho hệ thống làm lạnhchạy bởi một số mạch điện

4

PHẦN CỨNG PCB : Thành phần với KTE-DA100 (Phần cứng), S.M.P.S, 9 cặpnhiệt loại P và 4 cảm biến áp suất Các thiết bị này cho phép đo đạc và tính toán tất cả các dữ liệu từ hệ thống như nhiệt độ, áp suất, enthalpy, lượng trao đổi nhiệt ở mỗi vịtrí, hệ số hiệu quả năng lượng (COP) thông qua phần mềm trên máy tính

* Nguyên lý làm việc:

- Chế độ làm lạnh: van 4 ngả đóng Bơm nhiệt làm việc giống như điều hòa nhiệt độmột chiều thông thường Lúc này dàn ngưng tụ là Heat Exchanger 1 và dàn bay hơi làHeat Exchanger 2

Hơi môi chất lạnh được hút vào máy nén Tại đây, máy nén thực hiện quá trình nénhơi môi chất lên áp suất cao 𝑝𝑘 rồi đẩy vào dàn ngưng tụ Trong quá trình di chuyểntrong dàn ngưng tụ, môi chất lạnh tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh để chuyểntrạng thái từ hơi quá nhiệt sang lỏng ở áp suất cao nhờ được giải nhiệt bởi quạt hướngtrục Khi ra khỏi dàn ngưng, lỏng môi chất ở áp suất 𝑝𝑘 chảy qua phin sấy lọc và vantiết lưu để thực hiện quá trình giảm áp suất xuống 𝑝𝑜 Sau đó, môi chất lạnh đi vàodàn bay hơi và thu nhiệt của môi trường để thực hiện quá trình hóa hơi Nhờ đó mànhiệt độ môi trường giảm xuống Hơi môi chất lạnh quay trở về máy nén, tiếp tục chutrình mới

- Chế độ sưởi ấm: van 4 ngả mở Nguyên lý hoàn toàn tương tự ở chế độ lạnh Tuynhiên, lúc này đường đi môi chất thay đổi và vai trò của hai dàn trao đổi nhiệt cũngthay đổi Lúc này, dàn ngưng tụ là Heat Exchanger 2 và dàn bay hơi là HeatExchanger 1 Quá trình làm việc tương tự như chế độ làm lạnh

- Bật công tắc ở Power Module: Main power và DC 24V power

- Khởi động máy tính, vào phần mềm (KTENG), chọn mục KTE 3000LT

Bước 2: ấn nút start PB1 trên bảng điều khiển

Bước 3: click chọn biểu tượng Run

Lấy số liệu trong vòng từ 10 – 30 phút

Bước 4: thay đổi nhiệt độ trong dài bay hơi bằng cách thay đổi độ mở của dàn và điều khiển công suất của quạt trên bảng điều khiển

Bước 5: kiểm tra số liệu trên file rồi sao chép và thiết bị USB

3.2 Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu

1 2 3 4 5 0

Sự thay đổi của COP và hiệu suất exergry

COP Hiệu suất exegry

 Nhận xét: Khi thay đổi tốc độ gió ở dàn ngưng tụ:

- Khi tốc độ gió ở dàn ngưng thấp hoặc không có gió, khả năng trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài của dàn ngưng sẽ kém, khi đó năng suất lạnh sẽ thấphơn

- Khi ta tăng tốc độ gió ở dàn ngưng tụ, lúc đó lưu lượng gió sẽ tăng dẫn đếnlượng nhiệt được trao đổi dàn ngưng với không khí xung quanh sẽ tăng lên,làm giảm nhiệt độ độ môi chất trong dàn ngưng đi Qua đó giúp làm cải thiệnnăng suất lạnh

Vậy nên, muốn đạt được năng suất lạnh cao thì phía dàn ngưng tụ cần đặt trongmôi trường thông thoáng, tránh những nơi chật hẹp

BÀI 3: MÁY LẠNH GHÉP TẦNG

I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

- Trang bị cho sinh viên kiến thức về may lạnh ghép tầng, nguyên lý hoạt động

cũng như phạm vi ứng dụng; ưu, nhược điểm của máy lạnh ghép tầng

II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG KTE-5000LT

1 Tổng quan hệ thống

Hệ thống bao gồm:

1 Bảng điều khiển: Thành phần với nguồn (N.F.B), bộ chuyển mạch, đồng hồAmpe kế, vôn kế, chuông báo (Buzzer), đèn báo (đỏ, xanh lá, da cam), công tắc ápsuất, bộ tiếp hợp từ (bộ khởi từ), rơ le, bộ chuyển nhiệt, công tắc nút, nguồn vào Cácthiết bị này làm cho hệ thống làm lạnh chạy bởi một số mạch điện

2 Thiết bị lạnh: Gồm máy nén, dàn ngưng tụ (với động cơ quạt), máy thu,phin lọc, máy sấy, mắt ga, van điện từ, van tiết lưu tay, dàn bay hơi (với quạt độngcơ), van hồi lưu, đồng hồ đo áp, van an toàn Thiết bị chạy bởi mạch trong bảng điềukhiển

3 Phần mềm P/G: Phần mềm KTE-DA100 hiển thị với nhiệt độ, áp suất,enthanpy, lượng nhiệt trao đổi mỗi dàn được đo theo thời gian thực, sau đó được lưubởi file Excel để dữ liệu thu được hiển thị và phân tích theo đồ thị.

4 Phần cứng PCB: Thành phần KTE-DA100 (Phần cứng), S.M.P.S, 9 cặpnhiệt loại T và 4 cảm biến áp suất Các thiết bị cho phép đo đạc và tính toán tất cả dữliệu từ hệ thống nhiệt độ, áp suất, emthanpy, lượng trao đổi nhiệt ở mỗi vị trí, hệ sốhiệt quả năng lượng (COP) thông qua phần mềm trên máy tính

2 Nguyên lý làm việc của hệ thống làm lạnh ghép tầng KTE-5000LT

Nguyên lí của chu trình ghép tầng là ghép các chu trình lạnh đơn giản 1 cấpvào với nhau theo kiểu: thiết bị bay hơi của cấp trên làm lạnh thiết bị ngưng tụ cấpdưới

Năng suất của tầng dưới cũng là Qo, nhiệt thải ở thiết bị tầng trên cũng sẽ là

Qk = Qo + ∑ 𝐿𝑖Như vậy, hệ số hiệu quả năng lượng COP là:

COP = Qo

∑ 𝐿𝑖

Mỗi tầng là một máy lạnh một cấp Năng suất lạnh của tầng trên dùng để hấpthụ toàn bộ nhiệt ngưng tụ của tầng dưới nên thiết bị đó được gọi là bình bay hơingưng tụ (BH-NT) Trong các thiết bị thí nghiệm này, môi chất lạnh sử dụng R404A

cho tầng trên và R32 cho tầng dưới, nhiệt độ bay hơi cho tầng trên khoảng -20 ˚C vàtầng dưới khoảng -50 ˚C (hoặc có thể tới -80 ˚C).

Chu trình ghép tầng được sủ dụng rộng rãi cho nhu cầu nhiệt độ lạnh âm sâu từ-50 ˚C đến -100 ˚C Đây là phạm vi nhiệt độ mà ,áy lạnh chi trình 3 cấp có nhiềunhược điểm như áp suất ngưng tụ quá cao còn áp suất bay hơi lại quá thấp Chu trìnhghép tầng còn được sử dụng cho công nghiệp hóa lỏng khí đốt đến nhiệt độ -160 ˚C,thâm chí đến -210 ˚C

Nhược điểm của chu trình lạnh ghép tầng:

- Thiết bị phức tạp, có nhiều loại môi chất lạnh dẫn đến khó khăn trong vậnhàng, bảo dưỡng, sửa chữa

- Năng suất lạnh dao động mạnh, khó vận hành, khó điều chỉnh tự động

- Áp suất cân bằng khi dừng máy ở tầng dưới rất lớn nên phải có bình cân bằng

áp suất để không chế áp suất tầng dưới không quá cao khi máy dừng và nhiệt độ hệthống tăng lên đến nhiệt độ môi trường

III TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU

1 Trình tự thí nghiệm

- Bước 1: Thao tác trên bảng điều khiển, bật công tắc nguồn chính (Main Power) và nguồn 24V (DC 24 Power).

- Bước 2: Ấn nút Start PB1 trên bảng điều khiển

- Bước 3: Click chọn biểu tượng Run Lấy số liệu trong vòng 10 phút/lần

- Bước 4: Thay đổi công suất lạnh trong buồng lạnh bằng cách thay đổi tải củabuồng kết đông Sau đó cho thêm các chai nước (tải) và trong buồng

Lưu ý: Trong khi lấy số liệu không được thao tác vào file lưu số liệu.

- Bước 5: Kiểm tra số liệu trên file rồi lưu file

2 Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu

2.1 Chế độ không tải

2.2 Chế độ có tải

3 Đồ thị mô tả sự thay đổi nhiệt độ

Sự thay đổi của nhiệt độ theo thời gian

Dàn bay hơi 2 Dàn ngưng tụ Cascade 2 out

3.2 Chế độ có tải

- Nhận xét: Khi có tải, máy lạnh vận hành không được ổn định cho lắm, có thể là do

dao động của nhiệt độ phòng vì trời khá nắng nóng, hơn nữa cánh cửa buồng lạnh không kín khít hoàn toàn, dẫn đến sự tổn thất nhiệt

Sự thay đổi của nhiệt độ theo thời gian

Dàn bay hơi 2 Dàn ngưng tụ Cascade 2 out