ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ BAY HƠI VÀ NHIỆT ĐỘ NGƯNG TỤ TỚI NĂNG SUẤT LẠNH BẰNG PHƯƠNG TRÌNH CLELAND NGUYỄN MẠNH HÙNG Bộ môn Kỹ thuật nhiệt - Khoa Cơ khí Trường Đại học Giao thông
Trang 1ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ BAY HƠI
VÀ NHIỆT ĐỘ NGƯNG TỤ TỚI NĂNG SUẤT LẠNH
BẰNG PHƯƠNG TRÌNH CLELAND
NGUYỄN MẠNH HÙNG
Bộ môn Kỹ thuật nhiệt - Khoa Cơ khí Trường Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bài báo trình bày việc ứng dụng phương trình Cleland vào việc tính toán và
đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ tới năng suất của chu trình lạnh
Summary: The article presents the application of the Cleland’s equation in evaluation the
impacts of condensing and evaporation temperature on cooling capacity
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Như đã biết, hiện nay việc tính toán chu trình lạnh vẫn chủ yếu dựa vào phương pháp tra bảng hoặc đồ thị với độ chính xác không cao Bên cạnh đó, khi nhiệt độ ngưng tụ hoặc bay hơi thay đổi vì một lý do nào đó sẽ làm thay đổi năng suất lạnh (đối với máy lạnh) và thay đổi năng suất nhiệt (đối với bơm nhiệt) Việc đánh giá những thay đổi này nhằm phục vụ cho việc điều chỉnh năng suất lạnh, tự động hoá còn chưa có những kết quả phù hợp và chính xác khi tính toán sơ đồ lạnh bằng bảng hoặc đồ thị
CK
điện năng giảm khoảng 1%
Trong bài báo này, tác giả sử dụng phương trình của Cleland và các hệ số của Leducq đã
đổi của nhiệt độ bay hơi t0 và nhiệt độ ngưng tụ tk
II NỘI DUNG
2.1 Phương trình Cleland tính các thông số nhiệt động của môi chất lạnh
Trang 22.2 Năng suất lạnh tính theo phương trình Cleland
Trong bài báo này, chúng ta đề cập đến sự phụ thuộc của năng suất lạnh trong chu trình
lạnh một cấp (hình 1)
Hình 1 Chu trình lạnh một cấp trên đồ thị lgp-h
Chu trình lạnh một cấp được biểu diễn bởi các điểm cơ bản 1-2-3-4 trên đồ thị lgp-h
- Năng suất lạnh riêng khối lượng:
Sử dụng (3), (4) và (5) ta được:
q0 = (h0 + a12) - (a4 + a5t + a6t2 + a7t3) = [(a8 + a9t0 + a10 2
0
t + a11 3
0
t ) + a12] - (a4 + a5tk + a6 2
k
t + a7 3
k
t ) (7)
2.3 Sự phụ thuộc của năng suất lạnh riêng q 0 theo nhiệt độ bay hơi t 0
1050 1080 1110
to (doC)
tk = 30 doC
tk = 35 doC
tk = 40 doC
Hình 2 Sự phụ thuộc năng suất lạnh riêng q 0 vào nhiệt độ bay hơi t 0
Trang 3Theo kết quả thu được với môi chất lạnh NH3, ta thấy rằng:
+ khi nhiệt độ bay hơi t0 = 50C, q0 = 1118,40 kJ/kg, tăng so với q0(-200C) là 2,44%
lượt bằng 30, 35 và 400C (môi chất lạnh là NH3) Ví dụ, khi tk = 300C, t0 = -100C, nếu tăng t0 lên
năng suất lạnh q0 theo độ giảm t0
0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 0.12 0.13
to (doC)
tk = 30 doC
tk = 35 doC
tk = 40 doC
CK
Hình 3 Độ tăng (%) năng suất lạnh riêng q 0 khi nhiệt độ bay hơi t 0 tăng 1 độ
240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300
to (doC)
tk = 30 doC
tk = 35 doC
tk = 40 doC
0.34 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48
to (doC)
tk = 30 doC
tk = 35 doC
tk = 40 doC
Hình 4 Sự phụ thuộc năng suất lạnh riêng q 0 vào nhiệt độ bay hơi t 0 (a) và độ tăng (%) q 0
Trang 4-20 -15 -10 -5 0 5
120
130
140
150
160
to (doC)
tk = 35 doC
tk = 40 doC
-0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0
to (doC)
tk = 35 doC
tk = 40 doC
Hình 5 Sự phụ thuộc năng suất lạnh riêng q 0 vào nhiệt độ bay hơi t 0 (a) và độ giảm (%) q 0
Hình 4 và 5 biểu diễn sự phụ
nhiệt độ ngưng tụ là 30, 35 và
Có thể nhận thấy rằng, đối với
từ -200C đến 50C, độ tăng q0 (ứng
Nhưng đối với chu trình lạnh
lại có sự khác biệt, khi t0 tăng, q0
lại giảm Điều này có thể giải
thích một cách đơn giản bằng đồ
1020
1080
1140
tk (doC)
to = -30
to = -25
to = -20
to = -15
to = -10
0.420 0.425 0.430 0.435 0.440 0.445 0.450 0.455 0.460 0.465 0.470
tk (doC)
to = -30
to = -25
to = -20
to = -15
to = -10
Hình 7 Sự phụ thuộc năng suất lạnh riêng q 0 vào nhiệt độ ngưng tụ t k (a) và độ giảm q 0 (%)
Trang 5CK
2.4 Sự phụ thuộc của năng suất lạnh riêng q 0 theo nhiệt độ ngưng tụ t k
bằng cách sử dụng phương trình (7) Thực hiện tính toán tương tự mục 2.3 và biểu diễn trên đồ thị đối với chu trình lạnh 1 cấp sử dụng một số môi chất lạnh tự nhiên Các kết quả thu được thể
220 230 240 250 260 270 280 290 300
tk (doC)
to = -30
to = -25
to = -20
to = -15
to = -10
0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35
tk (doC)
to = -30
to = -25
to = -20
to = -15
to = -10
Hình 8 Sự phụ thuộc năng suất lạnh riêng q 0 vào nhiệt độ ngưng tụ t k (a) và độ giảm q 0 (%)
khi nhiệt độ ngưng tụ t k tăng 1 0 C trong chu trình lạnh 1 cấp C 3 H 8
2.5 Một số nhận xét khác
suất lạnh riêng thể tích lớn thì độ thay đổi nhỏ, năng suất lạnh riêng thể tích nhỏ thì mức độ thay đổi lớn hơn
Ngoài ra, đối với các môi chất lạnh khác, ta có thể sử dụng các quan hệ toán học đơn giản
0
0
t
q
∂
∂ =
0
hbh
t
h
∂
∂
-
0
k lbh
t
) t ( h
∂
∂
Biến thiên entanpy lỏng bão hoà theo nhiệt độ bão hoà:
bh
lbh
dt
dh = (a4 + a5tbh + a6t + a2bh 7t )' = a3bh 5 + 2a6 + 3a7t 2bh (9) Biến thiên entanpy hơi bão hoà theo nhiệt độ bão hoà:
bh
hbh
dt
dh = (a8 + a9tbh + a10t + a2bh 11 + a12)' = a9 + 2a10tbh (10)
0
0
dt
dq =
0
hbh
dt dh
Trang 6Sử dụng phương trình (7) và cách tiến hành tương tự như trên ta sẽ thu được biểu thức biến
thiên của q0 theo một thông số tk và cả 2 thông số t0, tk
III KẾT LUẬN
Bằng cách sử dụng phương trình Cleland và các hệ số của Leducq để tính toán mức độ
tự nhiên - môi chất thân thiện với môi trường trong xu hướng hiện nay - khi giữ nguyên nhiệt độ
ngưng tụ và thay đổi nhiệt độ bay hơi đi 1 độ C (và ngược lại), năng suất lạnh thay đổi không
nhiều như [1, 5] dự đoán Mức độ thay đổi lớn nhất trong phạm vi nhiệt độ phổ biến là 0,5%
Việc xác định sự thay đổi của năng suất lạnh riêng thể tích theo nhiệt độ bay hơi và nhiệt
độ ngưng tụ như đã được trình bày trong bài báo này là một trong những cơ sở cho việc tính
toán, điều chỉnh tự động hệ thống lạnh
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyễn Đức Lợi Kỹ thuật lạnh cơ sở Nhà xuất bản Giáo dục, Hà nội, 2005
[2] Natural working fluids' 98 (IIR - Gustav Lorentzen Conference, Oslo Norway)
[3] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ Môi chất lạnh Nhà xuất bản Giáo dục, Hà nội, 1996
[4] Nguyễn Mạnh Hùng Tính toán chu trình lạnh hai cấp, hai tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn
theo phương trình Cleland Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, số 3/2008
CK
