LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ NGHIỆT NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG DÙNG CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH DẠNG BĂNG TAN CHẢY BÊN NGOÀI ỐNG TRONG CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM

122 837 5
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ NGHIỆT NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG DÙNG CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH DẠNG BĂNG TAN CHẢY BÊN NGOÀI ỐNG TRONG CÁC HỆ THỐNG  ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRƯƠNG HỒNG ANH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG DÙNG CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH DẠNG BĂNG TAN CHẢY BÊN NGOÀI ỐNG TRONG CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ NHIỆT MÃ SỐ: 60.52.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2006 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn: - Thầy hướng dẫn, TS.Nguyễn Thế Bảo đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tác giả hoàn thành luận văn. - Thầy chủ nhiệm ngành Công Nghệ Nhiệt, PGS.TS Lê Chí Hiệp cùng các thầy cô của trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tham gia giảng dạy và hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình học tập. - Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, Trường Trung học Kỹ thuật nghiệp vụ Nguyễn Tất Thành, Công Ty Cơ Nhiệt Điện Lạnh Bách Khoa đã tạo điều kiện cho tác giả thực hiện các thí nghiệm, cung cấp số liệu để luận văn được hoàn thành. - Các thầy cô Phòng Đào Tạo SĐH đã giúp đỡ về vấn đề thủ tục. - Những người thân, đồng nghiệp và học viên lớp Cao Học Công Nghệ Nhiệt K14 đã động viên và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Học viên cao học Trương Hồng Anh TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn này đã trình bày tổng quát các phương pháp tích trữ lạnh khác nhau hiện nay đang được sử dụng. Qua đó phân tích đáng giá và lựa chọn phương pháp tích trữ lạnh ứng dụng cho hệ thống điều hòa không khí phù hợp với điều kiện kinh tế và công nghệ hiện nay tại Việt Nam. Từ đó đã lựa chọn được phương án tối ưu là tích trữ lạnh dạng băng tan chảy bên ngoài ống. Ngoài ra các thí nghiệm được thực hiện nhằm đo đạc bề dày lớp băng hình thành trên bề mặt ống trong quá trình tích trữ theo thời gian, sau đó tiến hành so sánh với kết quả mô phỏng trên máy tính và đưa ra các nhận xét. Luận văn đã đưa ra các phương pháp tính toán chế tạo thiết bò tích trữ lạnh dạng băng tan chảy bên ngoài ống, viết chương trình tính toán sơ bộ hệ thống bằng phần mềm Microsoft Access, so sánh kinh tế khi sử dụng bồn tích trữ băng với các hệ thống truyền thống. Các vấn đề được nêu ra trong luận văn có thể làm cơ sở tính toán chế tạo thiết bò tích trữ lạnh dạng băng tan chảy bên ngoài ống trong điều kiện công nghệ Việt Nam, qua đó từng bước ứng dụng công nghệ tích trữ băng vào các hệ thống lạnh tại nước ta nhằm giảm chi phí năng lượng. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: 1 1.1 Yêu cầu của đề tài 1 1.2 Nội dung nghiên cứu 2 1.3 Giới hạn của đề tài 3 1.4 Phương pháp nghiên cứu 3 1.5 Ýnghóa khoa học và ý nghóa thực tiễn của đề tài 4 CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH 5 2.1 Tình hình sử dụng công nghệ tích trữ lạnh trên thế giới 5 2.2 Nguyên lý chung của công nghệ tích trữ lạnh 6 2.3 Các phương pháp tích trữ lạnh 7 2.3.1 Tích trữ toàn phần 7 2.3.2 Tích trữ một phần 8 2.4 Các sơ đồ tích trữ lạnh 10 2.4.1 Tích trữ lạnh dùng nước lạnh 10 2.4.2 Tích trữ lạnh dùng băng 13 2.4.2.1 Tích trữ dùng băng dạng tónh (Ice-on-coil) 13 2.4.2.2 Tích trữ băng dạng động (Ice havester) 21 2.4.2.3 Tích trữ băng dạng bột băng (Ice slurry) 24 2.4.2.4 Tích trữ băng dạng nổi (Encapsulated ice) 26 2.4.3 Tích trữ lạnh dùng muối Eutectic 28 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ỨNG DỤNG CHO ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 31 3.1 Đánh giá và lựa chọn sơ đồ phù hợp cho điều hoà không khí trong điều kiện Việt Nam. 31 3.2. Tính toán thiết kế bồn tích trữ lạnh dạng băng tan chảy bên ngoài ống 34 3.2.1 Xác đònh dung lượng bồn tích trữ lạnh và hệ số tỏa nhiệt chất tải lạnh chảy trong ống 34 3.2.2 Xác đònh bề dày lớp băng 35 3.2.3 Tính toán thủy động trong dàn ống: 36 3.3 Tính toán tích trữ băng ứng dụng cho hệ thống điều hòa không khí 37 3.3.1 Dung lượng của bồn tích trữ theo thời gian 37 3.3.2 Chi phí sơ bộ đầu tư cho hệ thống 38 3.3.2.1 Đối với hệ thống truyền thống 38 3.3.2.2 Đối với hệ thống có dùng bồn tích trữ lạnh 39 3.3.3 Chi phí vận hành hàng năm 39 3.3.3.1 Đối với hệ thống truyền thống 39 3.3.3.2 Đối với hệ thống có dùng bồn tích trữ lạnh 40 3.3.4 Đánh giá kinh tế 41 3.3.4.1 Gia tăng phí đầu tư ban đầu do sử dụng bồn tích trữ lạnh 41 3.3.4.2 Gia tăng phí đầu tư ban đầu do sử dụng bồn tích trữ lạnh 41 3.3.4.3 Thời gian thu hồi vốn khi sử dụng bồn tích trữ lạnh 41 3.4 Phần mềm tính toán kinh tế kỹ thuật 42 3.4.1 Sơ đồ khối của chương trình 42 3.4.2 Các giao diện của chương trình 45 CHƯƠNG 4:THÍ NGHIỆM TÍCH TRỮ LẠNH DẠNG BĂNG TAN CHẢY BÊN NGOÀI ỐNG 51 4.1 Xây dựng mô hình thí nghiệm bồn tích trữ lạnh dạng băng tan chảy bên ngoài ống. 51 4.1.1 Giới thiệu hệ thống thực nghiệm 51 4.1.2 Đo đạc và ghi nhận các kết quả thí nghiệm 57 4.2 Kết quả thực nghiệm 58 4.2.1 Bề dày lớp băng hình thành trên bề mặt ống theo thời gian 58 4.2.2 Quá trình thay đổi nhiệt độ của nước và chất tải lạnh 60 4.3 Kết quả mô phỏng trên máy tính 62 4.4 Nhận xét 64 4.1.1 So sánh quá trình tạo băng lý thuyết và thực tế 64 4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành băng trên ống 67 4.1.2.1 Đường kính ống dàn lạnh 67 4.1.2.2 Nhiệt độ glycol trong dàn lạnh 68 CHƯƠNG 5:ĐÁNH GIÁ TÍNH KINH TẾ - KỸ THUẬT TRONG VIỆC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH DẠNG BĂNG TAN CHẢY BÊN NGOÀI ỐNG CHO ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 70 5.1 Tính toán chế tạo bồn tích lạnh dạng Băng Tan Chảy Bên Ngoài Ống 70 5.2 Tính toán kinh tế kỹ thuật 73 5.2.1 Tính toán theo phương án 1 73 5.2.1.1Cho hệ thống không có tích trữ lạnh 73 5.2.1.2 Cho hệ thống có tích trữ lạnh 75 5.2.2 Tính toán theo phương án 2 79 PHẦN KẾT LUẬN 88 PHỤ LỤC 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 CÁC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 2.1 Tóm tắt đặc tính của các sơ đồ tích trữ 7 Bảng 3.1 So sánh đặc tính các sơ đồ tích trữ 32 Bảng 3.2 So sánh đặc tính của các sơ đồ tích trữ băng 33 Bảng 4.1 Kết quả đo đạc bề dày băng qua từ thực nghiệm 59 Bảng 5.1 Tính toán giá thành chế tạo bồn tích trữ lạnh 72 Bảng 5.2 Chi phí đầu tư cho hệ thống ĐHKK không có tích trữ lạnh 73 Bảng 5.3 Chi phí vận hành cho hệ thống ĐHKK không có tích trữ lạnh 74 Bảng 5.4 Chi phí đầu tư cho hệ thống ĐHKK có tích trữ lạnh 75 Bảng 5.5 Chi phí vận cho hệ thống ĐHKK có tích trữ lạnh 76 Bảng 5.6 Tính toán kinh tế cho hệ thống ĐHKK dùng bồn tích trữ lạnh dung lượng tích trữ 4000kWh, nhập từ nước ngoài 78 Bảng 5.7 Tính toán kinh tế cho hệ thống ĐHKK dùng bồn tích trữ lạnh dung lượng tích trữ 4000kWh, chế tạo trong nước 79 Bảng 5.8 Tính toán kinh tế cho hệ thống ĐHKK dùng bồn tích trữ lạnh dung lượng tích trữ 6000kWh, nhập từ nước ngoài 81 Bảng 5.9 Tính toán kinh tế cho hệ thống ĐHKK dùng bồn tích trữ lạnh dung lượng tích trữ 6000kWh, chế tạo trong nước 82 Bảng 5.10 Tính toán kinh tế cho hệ thống ĐHKK dùng bồn tích trữ lạnh dung lượng tích trữ 8500kWh, nhập từ nước ngoài 84 Bảng 5.11 Tính toán kinh tế cho hệ thống ĐHKK dùng bồn tích trữ lạnh dung lượng tích trữ 8500kWh, chế tạo trong nước 85 CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1 Sơ đồ vận hành tích trữ toàn phần 8 Hình 2.2 Sơ đồ vận hành tích trữ một phần kiểu san bằng tải 9 Hình 2.3 Sơ đồ vận hành tích trữ một phần kiểu giới hạn tải yêu cầu. 10 Hình 2.4 Sự phân tầng nước lạnh trong bồn tích trữ nước lạnh 11 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ lạnh dùng nước. 12 Hình 2.6 Băng tích trữ tan chảy bên ngoài ống 13 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng tan chảy bên ngoài ống làm lạnh trực tiếp bằng tác nhân lạnh 15 Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng tan chảy bên ngoài ống làm lạnh gián tiếp bằng chất tải lạnh 17 Hình 2.9 Băng tích trữ tan chảy bên trong ống 18 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng tan chảy bên trong ống, làm lạnh gián tiếp bằng chất tải lạnh 20 Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng dạng động 23 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng dạng bột băng 25 Hình 2.13 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng dạng nổi 27 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng dạng nổi 29 Hình 3.1 Sơ đồ khối của chương trình tính toán 44 Hình 3.2 Giao diện chính của chương trình 45 Hình 3.3 Giao diện nhập thông số đầu vào 46 Hình 3.4 Giao diện kết quả tính toán 47 Hình 3.5 Giao diện các thông số bồn tích trữ lạnh 48 Hình 3.6 Giao diện đồ thò mô phỏng quá trình tạo băng trên ống 49 Hình 3.7 Giao diện tính toán kinh tế kỹ thuật 50 Hình 4.1 Mô hình thực nghiệm 51 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thực nghiệm 52 Hình 4.3 Cụm máy nén 53 Hình 4.4 Dàn ống trao đổi nhiệt 54 Hình 4.5 Bồn tích trữ lạnh dạng băng tan chảy trong ống 55 Hình 4.6 Nhiệt kế điện tử 56 Hình 4.7 Thước kẹp 56 Hình 4.8 Mô hình thực nghiệm đang được vận hành 57 Hình 4.9 Lớp băng hình thành trên ống 58 Hình 4.10 Quá trình tạo băng trên ống theo thời gian 60 Hình 4.12 Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình nạp tải 61 Hình 4.13 Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình xả tải 62 Hình 4.14 Quá trình tạo băng trên ống mô phỏng trên máy tính 64 Hình 4.16 So sánh hai quá trình tạo băng thực tế và lý thuyết 66 Hình 4.17 So sánh hai quá trình tạo băng thực tế và lý thuyết 67 khi bỏ qua quá trình làm lạnh nước ban đầu 67 Hình 4.18 nh hưởng của việc thay đổi đường kính ống dàn lạnh đến sự hình thành băng trên ống 68 Hình 4.18 nh hưởng của nhiệt độ glycol trong dàn lạnh đến sự hình thành băng trên ống 69 Hình 5.1 Tương quan giữa số giờ tích trữ và thời gian thu hồi vốn bồn tích trữ có dung lượng 6000kWh 83 Hình 5.2 Tương quan giữa số giờ tích trữ và thời gian thu hồi vốn bồn tích trữ có dung lượng 8500kWh 86 [...]... bồn tích trữ lạnh dạng Băng Tan Chảy Bên Ngoài Ống 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu phương pháp tính toán chế tạo bồn tích trữ lạnh dạng Băng Tan Chảy Bên Ngoài Ống - Xây dựng mô hình thí nghiệm bồn tích trữ lạnh dạng Băng Tan Chảy Bên Ngoài Ống - Nghiên cứu quá trình hình thành băng trên bề mặt ống băng mô hình thực nghiệm - Đo đạc số liệu thí nghiệm từ một tích trữ lạnh dạng Băng Tan Chảy Bên. .. tích trữ lạnh Dự kiến đến năm 2010 các hệ thống tích trữ lạnh có thể dòch chuyển phụ tải đỉnh khoảng 7,2.106kW 6 2.2 Nguyên lý chung của công nghệ tích trữ lạnh Nguyên lý chung của các hệ thống tích trữ lạnh là tích trữ lạnh dưới nhiều dạng: nước lạnh, băng lúc hệ thống ở chế độ phụ tải thấp, giá điện rẻ và giải phóng lạnh cung cấp cho hệ thống ở chế độ phụ tải cao, giá điện cao Nhìn chung công nghệ. .. hiệu quả kinh tế cho các hệ thống điều hoà không khí, việc ứng dụng công nghệ tích trữ lạnh vào việc cấp lạnh cho các hệ thống điều hoà không khí là rất hợp lý và cần thiết Công nghệ tích trữ lạnh giúp san bằng phụ tải làm giảm chi phí sử dụng điện cho các doanh nghiệp, giảm áp lực tiêu thụ điện và còn giảm lượng khí thải nhà kính ra môi trường Trên thế giới, công nghệ tích trữ lạnh đã được sử dung... nguyên lý hệ thống tích trữ lạnh dùng nước 1 Water chiller 2 Bơm nước lạnh 3 Bồn tích trữ nước lạnh 4 Van chặn 5 Phụ tải lạnh 6 Tháp giải nhiệt 7 Bơm nước giải nhiệt 13 2.4.2 Tích trữ lạnh dùng băng 2.4.2.1 Tích trữ dùng băng dạng tónh (Ice-on-coil) Các hệ thống tích trữ băng này còn được gọi là hệ thống Ice-on-pipe, nghóa là trong quá trình tạo băng, băng sẽ được hình thành trên bề mặt ống và trong quá... cầu phụ tải lạnh thấp Trước vấn đề này, từ lâu các nước trên thế giới đã khắc phục bằng các sử dụng công nghệ tích trữ lạnh vào các hệ thống điều hòa không khí Nguyên lý chung của công nghệ tích trữ lạnh là tích trữ lạnh dưới nhiều dạng: nước lạnh, băng lúc hệ thống ở chế độ phụ tải thấp, giá điện rẻ và giải phóng lạnh cung cấp cho hệ thống ở chế độ phụ tải cao, giá điện cao Mặc dù đã được các nước trên... rãi công nghệ tích trữ lạnh tại Việt Nam 4 1.5 Ýnghóa khoa học và ý nghóa thực tiễn của đề tài - Kết quả mô phỏng quá trình hình thành băng trên bề mặt ống có thể làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế bồn tích trữ lạnh dạng Băng Tan Chảy Bên Ngoài Ống - Đề tài đònh hướng cho việc chế tạo, ứng dụng rộng rãi bồn tích dạng Băng Tan Chảy Bên Ngoài Ống vào các hệ thống điều hòa không khí trong điều kiện công. .. các hệ thống điều hòa không khí Hầu hết các tòa nhà văn phòng, khách sạn, siêu thò, nhà hàng… đều sử dụng hệ thống điều hòa không khí Tuy nhiên, các hệ thống điều hòa không khí là các hệ thống sử dụng năng lượng với hiệu quả rất thấp, trong một ngày hệ thống làm việc hết công suất chỉ vài giờ mà những giờ này lại rơi vào giờ cao điểm với giá thành sử dụng điện rất cao Còn phần lớn thời gian, hệ thống. .. bồn tích trữ lạnh 1.2 Nội dung nghiên cứu - Đưa ra các phương pháp tích trữ lạnh hiện đang sử dụng trên thế giới, sau đó so sánh và chọn ra sơ đồ tích trữ lạnh ứng dụng trong các hệ thống điều hòa không khí phù hợp với điều kiện hiện nay tại Việt Nam - Nghiên cứu lý thuyết và thực hiện các thực nghiệm liên quan đến quá trình hình thành băng trên bề mặt ống của thiết bò tích trữ băng dạng Băng Tan Chảy. .. trong những nhà sản xuất thiết bò tích trữ lạnh hàng đầu trên thết giới, thì đến năm 1996 họ đã cung cấp cho khoảng 500 công trình tích trữ lạnh tại Mỹ và 40 công trình tích trữ lạnh tại Cana Tại Nhật, [9]: - Năm 1990 có 1474 công trình điều hoà không khí có sử dụng tích trữ lạnh - Năm 1993 có 2335 công trình điều hoà không khí có sử dụng tích trữ lạnh - Năm 1998 có 5566 công trình điều hoà không khí. .. việc sử dụng công nghệ này rộng rãi ở Việt Nam trong một tương lai gần 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH 2.1 Tình hình sử dụng công nghệ tích trữ lạnh trên thế giới Công nghệ tích trữ lạnh trên thế giới được quan tâm đến từ rất sớm, ở Mỹ nó được phát triển từ những năm 1930, tuy nhiên công nghệ này bắt đầu được sử dụng rộng rãi từ những năm 1970-1980 [4] Công nghệ tích trữ lạnh thường . Khối lượng riêng của chất tải lạnh, kg/m 3 ξ : hệ số tổn thất khi chất lỏng chuyển động qua các van, co, T… τ : Thời gian tích trữ lạnh, h ω : Tốc độ chảy của glycol trong chùm ống, m/s TÓM

Ngày đăng: 15/07/2014, 14:12

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan