Thiết kế máy lạnh hấp thụ để điều hòa không khí văn phòng làm việc

Thiết kế máy lạnh hấp thụ để điều hòa không khí văn phòng làm việc

Thiếtkếkế máymáy lạnhhấpp thụthụ đểđể điềuhòauhòa khôngkhông khíkhí vănvăn phòngphòng làmlàm việcc - - ĐỒ

ÁN N TỐT ỐT NGHIỆP

 

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU 5

Chư ơ ng1: TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ 7

1.1 Máy lạnh hấp thụ 7

1.1.1.Chu trình lý thuyết 7

1.1.2 Ưu, nhược điểm 9

1.1.3.Mô hình máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp thực tê 9

1.2 Môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ 10

1.2.1.Yêu cầu đối với môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ 10

1.2.2 Cặp môi chất H2O/LiBr 11

1.3.Nhiệm vụ của đề tài 17

1.4.Chọn thông số tính toán và cấp điều hòa trong hệ thống điều hòa không khí 17

1.4.1.Cấp điều hòa không khí trong hệ thống điều hòa không khí 17

1.4.2.Chọn thông số tính toán 17

Chươ ng 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH 19

2.1.Cân bằng nhiệt trong phòng cần điều hòa không khí 19

2.2.Tính lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do độ chênh nhiệt độ19 2.2.1.Xác định hiệu số nhiệt độ tính toán 19

2.2.2.Xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che 20

2.2.3.Bề mặt trao đổi nhiệt của các kết cấu bao che 22

2.2.4.Tính lượng nhiệt truyền qua nền nhà 23

2.3.Tính toán lượng nhiệt truyền vào phòng do bức xạ mặt trời 24

2.3.1.Tính tính toán nhiệt bức xạ truyền qua cửa kính 24

2.3.2.Tính toán nhiệt bức xạ truyền qua kết cấu bao che 25

2.4.Tính lượng nhiệt tỏa 26

2.4.1.Nhiệt do người tỏa ra 26

2.4.2.Nhiệt tỏa ra do thắp sáng 26

2.4.3.Nhiệt do máy móc tỏa ra 27

2.5.Tính lượng ẩm thừa 27

2.6.Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí 27

2.6.1.Xác định hệ số góc tia của quá trình thay đổi trạng thái không khí trong phòng T 27

2.6.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí theo một cấp 28

C h ư ơ ng 3 : TÍNH TOÁN CHU TRÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ H2 O/BrLi MỘT CẤP 32

3.1 Mô hình máy lạnh hấp thụ H 2 O/ LiBr một cấp 32

3.1.1 Mô hình máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr được chọn như sau 33

3.1.2.Nguyên lý làm việc máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp 34

3.2.Tính toán chu trình máy lạnh hấp thụ H 2 O/BrLi một cấp 35

3.2.1.Các đại lượng đã biết 35

3.2.2.Xác định nhiệt độ bay hơi to 35

3.2.3.Xác định nhiệt độ ngưng tụ 36

3.2.4.Xác định nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi 36

3.2.5.Xác định các điểm nút 36

3.2.6 Xác định lưu lượng dung dịch tuần hoàn 37

3.2.7.Xác định nhiệt độ ra khỏi thiết bị hồi nhiệt 38

3.2.8.Chu trình máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp 39

3.2.9.Lập bảng thông số các điểm nút 39

3.2.10.Xác định phụ tải của các thiết bị 40

3.3.Xác định hệ số làm lạnh 40

C h ươ ng 4 : TÍNH CÁC THIẾT BỊ CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ H 2 O/LiBr MỘT CẤP 41

4.1.Thiết bị bay hơi và hấp thụ 41

4.1.1.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi 41

4.1.2.Tính toán thiết kế thiết bị sinh hơi 45

4.1.3.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị hấp thụ 45

4.1.4.Tính toán thiết kế thiết bị hấp thụ 49

4.2.Thiết bị ngưng tụ và sinh hơi 50

4.2.1.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ 50

4.2.2.Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ 54

4.2.3.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị sinh hơi 55

4.2.4.Tính toán thiết kế thiết bị sinh hơi 57

4.3.Thiết bị hồi nhiệt 58

4.3.1.Cấu tạo 58

4.3.2.Tính diên tích trao đổi nhiệt 59

C h ươ ng 5 : GIỚI HẠN VÙNG LÀM VIỆC CỦA MÁY LẠNH HẤP THỤ H 2 O/LiBr MỘT CẤP 64

5.1 Giới hạn vùng làm việc của máy lạnh hấp thụ một cấp 64

5.2 Giới hạn của nhiệt độ nguồn gia nhiệt trong máy lạnh hấp thụ

H 2 O/ LiBr một cấp 65

5.2.1 Phạm vi khảo sát 66

5.2.2 Xác định giá trị nhiệt độ cực tiểu của nguồn gia nhiệt 66

5.2.3 Xác định giá trị nhiệt độ cực đại của dung dịch 67

C h ư ơng6: TÍNH SỨC BỀN CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG HỆ THỐNG MÁY LẠNH HẤP THỤ H 2 O/LiBr MỘT CẤP 69

6.1.Tính chiều dày các thân bình hình trụ 69

6.1.1.Tính chiều dày của bình chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ 69

6.1.2.Tính chiều dày của bình chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi 70

6.1.3.Tính kiểm tra chiều dày ống trao đổi nhiệt trong các thiết bị 71

6.2.Tính chiều dày các mặt sàng 74

6.2.1.Tính chiều dày của mặt sàng chứa thiết bị bay hơi và hấp thụ 74

6.2.2.Tính chiều dày của mặt sàng chứa thiết bị ngưng tụ và sinh hơi 76

C h ư ơng7: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG LẠNH HẤP THỤ 79

7.1.Mục đích tự động hóa hệ thống lạnh 79

7.2.Đặc tính hoạt động của máy lạnh hấp thụ 79

7.2.1.Aính hưởng của nhiệt độ vào của nước giải nhiệt 79

7.2.2.Aính hưởng của nhiệt độ nguồn gia nhiệt 80

7.3.Điều chỉnh năng suất máy lạnh hấp thụ 80

7.3.1.Điều chỉnh bằng phương pháp điều tiết nguồn gia nhiệt 80

7.3.2.Điều chỉnh bằng phương pháp điều tiết lượng tuần hoàn dung dịch đậm đặc 81

7.3.3.Điều chỉnh bằng cả hai phương pháp trên 82

7.3.4.Điều chỉnh bằng cách kết hợp máy nén hơi 82

7.4.Sự kết tinh, các nguyên nhân, biên pháp khắc phục và đề phòng 82

7.4.1.Sự kết tinh 82

7.4.2.những nguyên nhân gây ra kết tinh 82

7.4.3.Các biện pháp khắc phục 83

7.4.4.Các biện pháp đề phòng 83

7.5.Bảo vệ tự động máy lạnh hấp thụ 84

7.5.1.Khóa điều khiển 84

7.5.2.Bảo vệ nhiệt độ nước tải lạnh ra khỏi máy lạnh 84

7.5.3.Bảo vệ lưu lượng nước tải lạnh 84

7.5.4.Bảo vệ lưu lượng nước giải nhiệt 85

7.5.5.Bảo vệ nhiệt độ bay hơi 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

LỜI MỞ ĐẦU

Việt nam là đất nước có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm, vì vậy điều hoà không khí có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với đời sống con người và sản xuất Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật điều hoà không khí đã có những bước tiến đáng kể trong một vài thập

kỷ qua

Đặc biệt là ở Việt Nam, từ khi có chính sách mở cửa, các thiết bị điều hoà không khí đã được nhập từ nhiều nước khác nhau, với nhu cầu ngày càng tăng

và ngày càng hiện đại hơn Tuy nhiên, hầu hết các trang thiết bị lạnh đều dùng môi chất frêon, một chất mà Công ước Quốc tế Montréal hạn chế sử dụng vì làm suy giảm tầng ôzôn và gây hiệu ứng lồng kính Vì vậy, việc tìm một môi chất lạnh khác để thay thế là điều mà cả thế giới quan tâm, và tập trung nhất hiện nay là mô hình máy lạnh hấp thụ dùng nguồn gia nhiệt do đốt nhiên liệu, do hơi nước, do khói thải

năng lượng mặt trời của các trung tâm nhiệt điện và dùng Hiện nay, ở Việt nam, trong các hệ thống điều hoà không khí lớn, đang có

xu hướng thay thế máy nén lạnh thông thường bằng máy lạnh hấp thụ như Công ty dệt Việt Thắng, nhà máy bột ngọt VeDan, nhà máy điện Hiệp Phước, Siêu thị Cora Đồng Nai, Công ty HonDa Vĩnh Phú Tuy nhiên, do giá thành

quá đắt và dải công suất làm việc của máy lạnh hấp thụ quá lớn, cho nên máylạnh hấp thụ ở nước ta, sử dụng chưa nhiều và chưa phổ biến

Việt nam là một nước nhiệt đới xích đạo, nên khí hậu rất nóng làm cho conngười chóng mệt và thực phẩm nhanh hỏng Vì vậy, nhu cầu về lạnh để điềuhoà không khí trong sinh hoạt, sản xuất và bảo quản thực phẩm ngàycàng tăng và tiêu thụ một lượng điện năng đáng kể Cho nên, máy lạnh hấpthụ sử dụng các nguồn năng lượng khác nhau: năng lượng nhiệt mặt trời,tận dụng

nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền như khói thải, hơi trích, nguồnnhiệt thải có nhiệt độ thấp .là có ý nghĩa rất quan trọng trong thực tiễn.Các ngành thực phẩm, hoá dầu, luyện kim và các ngành mũi nhọn kháccủa nền kinh tế quốc dân, là các hộ tiêu thụ lạnh rất lớn cho nhu cầu côngnghệ, sự điều hoà không khí trong sản xuất và sinh hoạt, đồng thời cũng lànơi thải ra nguồn nhiệt thứ cấp phế thải rất lớn Điều này, đã đặt ra vấn đềtận dụng nguồn nhiệt thải này để điều hoà không khí cho khu vực sản xuất

và sinh hoạt của các nhà máy trên

Đồ án này, tập trung nghiên cứu mô hình máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp dùng để điều hòa không khí

Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp này, Em xin chânthành cám ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.s-NguyễnThành Văn ,cùng quý thấy cô trong khoa và các bạn trong lớp, đã giúp em hoànthành đồ án tốt nghiệp này

Vì điều kiện thời gian, tài liệu tham khảo và khả năng của bản thân có hạnnên đồ án không khỏi những thiếu sót, vậy kính mong sự góp ý chân thành củaquý thầy cô

Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2003

Sinh viên thực hiện Ngô Sĩ Dũng

Về cơ bản, máy lạnh hấp thụ cũng giống như máy lạnh nén hơi, chỉ khác

là thay máy nén hơi dùng điện bằng cụm “máy nén nhiệt” dùng nhiệt củanguồn gia nhiệt Cụm “máy nén nhiệt” bao gồm : thiết bị hấp thụ, bơm dungdịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch ( hình 1.1)

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.

SH: Bình sinh hơi, BDD: Bơm dung dịch, HT: Bình hấp thụ,

TLDD: Tiết lưu dung dịch.

Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ hay của máy nén nhiệt như sau :Bình hấp thụ “hút” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi, cho tiếp xúc với dung dịchloãng từ van tiết lưu dung dịch đến Do nhiệt độ thấp, dung dịch loãng hấpthụ hơi môi chất để trở thành dung dịch đậm đặc Nhiệt tỏa ra trong quá trìnhhấp thụ được thải ra cho nước làm mát Dung dịch đậm đặc được bơm dungdịch bơm lên bình sinh hơi ở áp suất cao Pk Tại đây, dung dịch đậm đặc nhậnnhiệt của nguồn gia nhiệt sẽ sôi hoá hơi, hơi môi chất tách ra ở áp suất caođược đi vào thiết bị ngưng tụ Quá trình diễn ra ở thiết bị ngưng tụ, tiết lưu

và bay hơi giống như ở các máy lạnh nén hơi Sau khi sinh hơi, dung dịch đậmđặc trở thành dung dịch loãng và qua van tiết lưu dung dịch, giảm áp trở vềbình hấp thụ, khép kín vòng tuần hoàn dung dịch

Phương trình cân bằng nhiệt của máy lạnh hấp thụ :

Q’k + Q’A = Q’o + Q’H + Q’B

Trong đó :

Q’ k : Nhiệt thải ra của thiết bị ngưng tụ

Q’ A : Nhiệt thải ra của thiết bị hấp thụ

Q’ 0 : Nhiệt trao đổi của thiết bị bay hơi

Q’ H : Nhiệt tiêu tốn cho quá trình sinh hơi

Q’ B : Nhiệt quy đổi tiêu tốn cho bơm dung dịch

= r - a > 0Trong đó :

: Nồng độ khối lượng dung dịch :

= khố i lượ ng môi chất lạnh khối lượng môi chất lạnh + khối lượng chất hấp thụ

r : Nồng độ dung dịch đậm đặc sau khi ra khỏi bình hấp thụ

a : Nồng độ dung dịch loãng sau khi ra khỏi bình sinh hơi

: còn gọi là vùng khử khí Vậy vùng khử khí phải dương

1.1.2 Ưu, nhược điểm:

Ưu điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là sử dụng chủ yếu nguồn nhiệtnăng có nhiệt độ không cao (80 1500C) để hoạt động Chính vì thế, máylạnh hấp thụ góp phần vào việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng khácnhau: năng lượng nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp,

rẻ tiền như khói thải, hơi trích

Ưu điểm tiếp theo của máy lạnh hấp thụ là có rất ít chi tiết chuyểnđộng, kết cấu chủ yếu là các thiết bị trao đổi nhiệt và trao đổi chất, bộ phậnchuyển động duy nhất là bơm dung dịch Vì vậy, máy lạnh hấp thụ vận hànhđơn giản, độ tin cậy cao, máy làm việc ít ồn và rung Trong vòng tuần hoànhoàn môi chất, không có dầu bôi trơn nên bề mặt các thiết bị trao đổi nhiệtkhông bị bám dầu làm nhiệt trở tăng như trong máy lạnh nén hơi

Ngoài ra, hiện nay, khi tình trạng phá hủy tầng Ôzôn do các chất frêongây ra, việc tìm các môi chất lạnh khác thay thế đang còn rất khó khăn thì việcdùng máy lạnh hấp thụ thay thế máy lạnh nén hơi trong lĩnh vực điều hòakhông khí có ý nghĩa rất lớn

Máy lạnh hấp thụ cũng có nhược điểm là giá thành hiện nay còn rất đắt,cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn hơn so với máy lạnh nén hơi Lượng nướclàm mát tiêu thụ cũng lớn hơn vì phải làm mát thêm bình hấp thụ Thời giankhởi động chậm, tổn thất khởi động lớn do lượng dung dịch chứa trong thiết

bị lớn

1.1.3.Mô hình máy lạnh hấp thụ H 2 O/LiBr một cấp thực tế:

Hình 1.2

Sơ đồ máy lạnh hấp thụ

H 2 O/LiBr một cấp thực tế.

Hình 1.3.Máy lạnh hấp

1.2 Môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ :

1.2.1 Yêu cầu đối với môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ :

Ngoài môi chất lạnh, máy lạnh hấp thụ còn sử dụng thêm một môi chấthấp thụ nữa, gọi chung là cặp môi chất lạnh Yêu cầu đối với cặp môi chấtlạnh trong máy lạnh hấp thụ cũng giống như đối với các môi chất lạnh khác

là có tính chất nhiệt động tốt, không độc hại, khó cháy, khó nổ, không ăn mònđối với vật liệu chế tạo máy, phải rẽ tiền, dễ kiếm Ngoài ra cặp môi chấtlạnh cần phải :

- Hòa tan hoàn toàn vào nhau nhưng nhiệt độ sôi ở cùng điều kiện áp suấtcàng xa nhau càng tốt, để hơi môi chất lạnh sinh ra ở bình sinh hơi không lẫnchất hấp thu û

- Nhiệt dung riêng của dung dịch phải bé, đặc biệt đối với máy lạnh hấpthụ chu kỳ để tổn thất nhiệt khởi động máy nhỏ

Hiện nay, máy lạnh hấp thụ sử dụng phổ biến hai loại cặp môi chất lạnh

là NH3/ H2O và H2O/ LiBr Hiện nay, có một số công trình đã công bố dùng các

là không cần thiết bị tinh cất, nhưng do có các nhược điểm là : làm giảm hệ

số dẫn nhiệt, sự giãn nỡ thể tích quá mức (gấp 10 lần) và tỏa ra nhiệt lượngrất lớn trong quá trình hấp thụ dẫn đến làm giảm đáng kể hệ số hữu ích củathiết bị

Máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr có các ưu điểm chính sau :

- Nước là môi chất lạnh nên đảm bảo vệ sinh môi trường

- Tỷ số áp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi nhỏ (khoảng 4)

- Không cần thiết bị tinh cất hơi môi chất vì từ dung dịch H2O/ LiBr chỉ có hơicủa môi chất lạnh là nước thoát ra

- Nhiệt độ nguồn nhiệt cấp cho thiết bị sinh hơi cho phép thấp đến 800C Tuy nhiên, máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr có các nhược điểm sau :

- Tính ăn mòn của dung dịch rất cao, gây han rỉ thiết bị nên yêu cầu phải dùngkim loại quý, đắt tiền

- Phải duy trì độ chân không rất sâu trong thiết bị

- Có khả năng xảy ra sự kết tinh gây tắt nghẽn thiết bị

- Nhiệt độ bay hơi không thấp hơn (3

0C vì môi chất lạnh là nước đóngChính vì hai nhược điểm đầu mà giá thành của máy lạnh hấp thụ

Còn máy lạnh hấp thụ NH3/ H2O, tuy không hiệu quả bằng máy lạnh hấpthụ H2O/ LiBr và còn gây mùi khai, độc hại nếu xì hở Ngoài ra, do lượngnước cuốn theo hơi NH3 rất lớn nên cần phải có thiết bị tinh luyện hơi NH3

trước khi vào bình ngưng

Có thể tạo dung dịch LiBr bằng cách cho axit HBr tác dụng với bazơ LiOHtheo phản ứng hóa học : HBr + LiOH LiBr + H2O

Đặc điểm chủ yếu của dung dịch H2O/ LiBr là :

Dung dịch H2O/ LiBr có tính hấp thụ nước rất mạnh Nồng độ dungdịch càng đậm đặc (ít nước), hoặc nhiệt độ dung dịch càng giảm thìkhả năng hấp thụ càng cao

Không độc, có vị mặn, không nguy hiểm với con người Tuy nhiên, nênchú ý rằng : do tính hút nước mạnh, dung dịch rơi vào da sẽ gây nóng

và ngứa, vào mắt phải rửa sạch ngay đề phòng hư mắt

Ở nhiệt độ thấp hoặc nồng độ quá đặc, thì dung dịch H2O/ LiBr rất

dễ kết tinh (nồng độ LiBr trong dung dịch khống chế không trên 70 %) Dung dịch H2O/ LiBr có tính ăn mòn kim loại Đặc biệt, khi ở nhiệt độ

1500C và với sự có mặt của không khí thì nó ăn mòn mạnh mẽ thép,đồng và các hợp kim của đồng Vì vậy, phải sử dụng thêm những chấtphụ gia để kìm hãm sự ăn mòn

1.2.2.1.2 Phương pháp phụ gia phòng ăn mòn :

Do dung dịch H2O/ LiBr có tính ăn mòn mạnh kim loại, đặc biệt khi ở nhiệt

độ cao 1500C và với sự có mặt của không khí thì sự ăn mòn càng mạnh mẽhơn Quá trình ăn mòn không những làm giảm tuổi thọ của thiết bị mà cònsinh ra những khí không ngưng làm giảm độ chân không trong thiết bị và làmgiảm năng lực làm lạnh của máy Để giảm bớt sự ăn mòn, máy lạnh hấp thụ

H2O/ LiBr thời trước đều dùng ống truyền nhiệt bằng thép không gỉ hoặc hợpkim đồng - niken và vỏ bao ngoài đều dùng thép không gỉ hoặc hợp kim củathép cho nên giá thành rất đắt

Hiện nay, máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr có thể chỉ sử dụng ống truyềnnhiệt là ống đồng và vỏ bao ngoài bằng thép carbon nhờ sử dụng một số biện pháp phòng ăn mòn thích hợp

Qua quá trình nghiên cứu và thực tiễn vận hành, chứng minh được rằng với điều kiện nhiệt độ dung dịch không quá 120 0C, thêm vào dung dịch LiBr mộtlượng (0,1 0,3) % Li2CrO4 làm chất xúc tác và 0,02 % LiOH để dung dịch cótính kiềm yếu (độ pH 9,5 10,5) thì có thể kìm hãm một cách có hiệu quả sự

ăn mòn kim loại của dung dịch LiBr Cần lưu ý rằng, Li2CrO4 sẽ bị phân giảitrong dung dịch có nhiệt độ cao trên 1300C, khi đó tác dụng kìm hãm ăn mòn sẽ

bị mất đi Vì vậy, khi sử dụng chất phụ gia này cần phải nghiêm túc khốngchế nhiệt độ dung dịch trong bình sinh hơi không vượt quá 120 0C Hơn nữa,đối với dung dịch LiBr có chứa Li2CrO4 phải khống chế độ pH dưới 11, nếukhông dung dịch sẽ có trạng thái kết dính tạo thành những huyền phù làm cảntrở sự chuyển động và truyền nhiệt của dung dịch Khi nhiệt độ dung dịch

LiBr cao hơn 120 0C, có thể sử dụng các chất phụ gia khác Chẳng hạn, chodung dịch (0,01 0,1) % PbO hoặc 0,2 % Sb2O3 với 0,1 % KNbO3.

1.2.2.1.3 Phương pháp phụ gia tăng cường năng lực làm lạnh :

Các nhà nghiên cứu qua thực nghiệm, chứng minh được : trong dung dịchLiBr cho thêm vào (0,2 0,3) % chất phụ gia [CH3(CH2)3 CHC2H5CH2OH] sẽlàm tăng năng lực làm lạnh của máy lạnh hấp thụ lên (10 15) %

Chất phụ gia này là một chất biểu thị hoạt tính, nó không những làm tăngkhả năng hấp thụ hơi nước của dung dịch LiBr mà còn hạ thấp áp suấtcủa dung dịch H2O/ LiBr và nâng cao hiệu quả ngưng tụ

Tuy nhiên, lưu ý rằng chất phụ gia này không hòa tan trong dung dịch LiBr

Vì vậy, trong quá trình vận hành liên tục của máy lạnh, chất phụ gia này sẽtích tụ trên bề mặt của dung dịch trong bình hấp thụ và bình sinh hơi và dầndần mất đi tác dụng nâng cao năng lực làm lạnh Cho nên, định kỳ cần phải cóbiện pháp khuấy trộn dung dịch trong bình hấp thụ và bình sinh hơi để dungdịch LiBr và chất phụ gia này hòa lại với nhau Chẳng hạn, đổi nguồn nhiệtvào bình sinh hơi sang bình hấp thụ và cho nguồn nước lạnh từ bình hấp thụsang bình sinh hơi

1.2.2.2.Hệ phương trình tính các tính chất nhiệt vật lý của dung dịch

H 2 O/LiBr :

Qua chỉnh lý các số liệu thực nghiệm và các số liệu tra bảng đối với dung dịch

H2O/LiBr, các nhà nghiên cứu đã lập được các phương trình tính các thông số nhiệt động lực học và nhiệt vật lý học của dung dịch H2O/LiBr như sau :

Với phạm vi áp dụng : 0 0C t 130 0C

Trong đó : t : nhiệt độ của dung dịch

: nồng độ khối lượng bromualiti trong dung dịch

1.2.2.2.1 Nhiệt độ sôi của dung dịch H 2 O/LiBr :

ai , bi : các hệ số bất biến :

- 6,980378.10-3

4,689827.10- 6

1,2755321,823893.10-3

6,440219.10-1

1.2.2.2.5 Khối lượng riêng của dung dịch H 2 O/LiBr :

5,7.108

= 1.049 + 53,54 m - 0, 718 m2 - t ( 0,584 - 0,0146 m ) -(t 273,15)3 (1.5)

Trong đĩ : m = 11, 514 100

1.2.2.2.6 Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch H 2 O/LiBr :

Khi nhiệt độ của dung dịch t 80 0C : (1.6)

1.2.2.2.7 Độ nhớt động lực học của dung dịch H 2 O/LiBr :

Khi nhiệt độ của dung dịch t 70 0C : (1.8)

* Riêng khi dung dịch chỉ cịn là nước, các cơng thức được tính như sau

1.2.2.2.9 Aïp suất bảo hồ : (1.11)

lgPn = 0,0914903 - 0,0314708.[T-1 - (7,9151 - 2,6726 lgT).10-3 - 8,625.10-7.T]

1.2.2.2.10 Nhiệt dung riêng của nước :

CPn = 5,590560 - 8,8346.10-3.T + 1,379016.10-5.T2 (1.12)

1.2.2.2.11 Hệ số dẫn nhiệt của nước :

n =- 0,143633 + 0,00253817.T + 0,299583.10-5.T2 - 0,20682 10-7.T3 (1.13)

1.2.2.2.11 Độ nhớt động lực học của nước :

ln n = - 6,87757 10-3 - 2,1916 T-1 + 6,38605 102 T-2 (1.14)

1.3.Nhiệm vụ của đề tài:

Trong khuôn khổ của đề tài này, em tập trung nghiên cứu mô hình máylạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp sử dụng nguồn năng lượng khác nhau: nănglượng nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiềnnhư khói thải, hơi trích dùng để điều hòa không khí văn phòng làm việc vớidiện tích 35 m2, chiều dài L = 7 m, chiều rộng D = 5 m được chia làm haiphòng Phòng I có diện tích 12,5 m2 với chiều rộng L1= 2,5 m và chiều dài D

=5 m Phòng II có diện tích 22,5 m2 với chiều rộng L1= 4,5 m và chiều dài D

=5 m Trên cơ sở đã biết năng suất lạnh cần thiết cho phòng điều hòa ta tínhtoán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt của máy lạnh hấp thụ

1.4 Chọn thông số tính toán và cấp điều hòa trong hệ thống điều hòa không khí:

1.4.1.Cấp điều hòa không khí trong hệ thống điều hòa không khí:

Cấp điều hào không khí thể hiện độ chính xác trạng thái không khí cần điều hòa (nhiệt độ, độ ẩm ) của công trình Có ba cấp điều hào không

khí

Cấp I có độ chính xác cao nhất, duy trì nhiệt độ trong phòng điều hòa vớimọi phạm vi nhiệt độ ngoài trời, hệ thống có độ tin cậy cao, chỉ sử dụngtrong trường đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt

Cấp II có độ chính xác trung bình, duy trì nhiệt ẩm trong phòng điều hòa ởmột phạm vi cho phép, sai lệch không quá 200 h trong một năm

Cấp III có độ chính xác vừa phải, duy trì các thông số trong phòng điều hòatrong một phạm vi cho phép với sai lệch tới 400h trong một năm, hệ thống có

độ tin cậy không cao nhưng rẻ tiền vì vậy được dùng phổ biến trong các côngtrình dân dụng và nơi công cộng

Nếu chọn công trình có độ chính xác cao nhất (cấp I) , sẽ kéo theo năng suất lạnh yêu cầu lớn nhất và dẫn đến giá thành của công trình cũng sẽ caonhất Trong tính toán này do thiết kế cho phòng làm việc nên em chọn hệ

thống điều hòa cấp III vì ở đây công trình chỉ cần độ chính xác vừa phải.

1.4.2.Chọn thông số tính toán:

1.4.2.1.Nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong phòng:

Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong phòng ký hiệu tT, T ứng với trạng thái của không khí trong phòng được biểu thị bằng điểm T trên đồ thi I- d Trong thiết kế này hệ thống điều hòa dùng để làm lạnh không khí trong mùa nóng, nên các thông số được chọn cho mùa nóng

+ Độ ẩm tương đối của không khí trong phòng: theo [TL6-tr162]

T = 35 70 %, chọn T = 60 %

+ Nhiệt độ của không khí trong phòng: theo [TL6-tr158]

tT = 22 27 oC, chọn tT = 25 oC

1.4.2.2.Nhiệt độ và độ ẩm của không khí ngoài trời:

Nhiệt độ và độ ẩm không khí ngoài trời được ký hiệu tN, N Trạng thái không khí ngoài trời được biều thị bằng điểm N trên đồ thị I- d.Thông số tính toán ngoài trời được chọn theo hệ thống điều hòa cấp III và cho mùa nóng.+ Nhiệt độ của không khí ngoài trời: tN = t max

t max: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất ở Đà Nẵng, chọn theo bảng[TL6-tr166] ta có: tháng 6 là tháng nóng nhất trong năm, t max= 34,5 oC

+ Độ ẩm tương đối của không khí ngoài trời: N = ( t max)

( t max): độ ẩm tương đối trung bình của tháng nóng nhất (là tháng 6) chọntheo bảng [TL6-tr172] ta có: với tháng nóng nhất là tháng 6 thì độ ẩm tươngđối trung bình trong năm là: ( t max) = 80,5%

C

h ư ơ ng 2:

TÍNH TOÁN PHỤ TẢI LẠNH

Mục đích tính toán của chương này nhằm xác định tổng các phụ tải nhiệtcủa phòng làm việc làm cơ sở để tính năng suất lạnh của hệ thống điều hòakhông khí.

2.1.Cân bằng nhiệt trong phòng cần điều hòa không khí:

Để tính toán phụ tải hệ thống điều hòa không khí cần tính cân bằng nhiệttrong phòng điều hòa, cụ thể là tính các lượng nhiệt tỏa ra, các lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che, trên cơ sở đó tính năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí :

Vậy phụ tải hệ thống là: Qthừa= Qtỏa + Q t + Qbx

+ Qtỏa: Thành phần nhiệt do các nguồn nhiệt có trong không gian điều hòa tỏa ra

+ Q t.: lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào phòng do độ chênh nhiệt độ

+ Q t.: lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che vào phòng do bức xạ mặt trời

2.2.Tính lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do độ chênh nhiệt độ

Q t :

Trong đó: Q t = k.F t , [W]

+ k: hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che [W/m2.độ]

+ F: diện tích của kết cấu bao che [m2]

+ t: hiệu số nhiệt độ tính toán [oC]

2.2.1.Xác định hiệu số nhiệt độ tính toán t:

t = (tN - tT )trong đó:

+ tN: nhiệt độ của không khí bên ngoài phòng điều hòa, tN = 34,5oC+ tT: nhiệt độ của không khí bên trong phòng điều hòa, tT= 25oC+ : hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che đối với không khíngoài trời, theo [TL6-tr274] đối với tường hoặc mái tiếp xúc với không khí bên ngoài = 1, đối vời tường ngăn cách với phòng không tiếp xúc với không khí bên ngoài = 0,4

2.2.2.Xác định hệ số truyền nhiệt của kết cấu bao che:

Hệ số truyền nhiệt k của kết cấu bao che được xác định theo công thức sau:

+ i: bề dày của lớp vất liệu của kết cấu bao che, [m]

+ i: hệ số dẫn nhiệt của vất liệu, [W/m.độ]

a Kết cấu tường và kính cửa phòng làm việc:

tr278])

1 Vữa trát ximăng 0,93 0,01

4-22 ,[TL6-tr278])

dẫn nhiệt và lớp vật liệu xây

được tra theo bảng

Tường bao xung quanh ngăn giữa hai phòng kxqpl 2,59

Kính cửa tiếp xúc với không khí bên ngoài kckk 7,37

2.2.3.Bề mặt trao đổi nhiệt của các kết cấu bao che:

Kết cấu Số

lượng

Kích thước,[m] F,[m

Khi tính toán tổn thất nhiệt, điều quan trọng là phải biết kích thước trao

đổi nhiệt của kết cấu bao che: tường, nền, trần, cửa sổ, cửa lớn

Kích thước của tường, cửa sổ, cửa chính, sàn, trần trên mặt bằng (hình 2.1)

B

N

Hình2.1 a.Lượng nhiệt truyền qua tường xung quanh là của phòng I:

Bảng 2.3

Kết cấu Số

lượng

Kích thước,[m] F,[m

2.2.4.Tính lượng nhiệt truyền qua nền nhà:

Nền được đúc bằng bêtông đá nhăm tra bảng theo [TL6-tr279]

ta có = 1,27 W/m.độ , theo [TL7-tr41] ta có hệ số truyền nhiệt được chọn như sau:

Xem nền như là một vách phẳng, trong đó nhiệt truyền theo bề mặt nềnngoài ra theo các dải khác nhau

+ Đối với phòng I: Nền được chia làm 1 dải, có bề rộng 2,26 m

Theo [TL7-tr41] ta có kI = 0,5 W/m2.độ

Suy ra lượng nhiệt truyền qua nên phòng I là:

QnI = kn.Fn ttn = 0,5 (2,26 4,76) 3,8 = 20,4 W+ Đối với phòng II: Nền được chia làm 1 dải, có bề rộng 2,13 m

diện tích dải nền được xác định là: F1= 4 (4,26 + 4,76) = 36,08 m2

Theo [TL7-tr41] ta có kI = 0,5 W/m2.độ

Suy ra lượng nhiệt truyền qua nên phòng II là:

QnII = kn.Fn ttn= 0,5 36,08 3,8 = 68,5 WVậy lượng nhiệt truyền qua kết cấu bao che do chênh nhiệt độ

2.3.Tính toán lượng nhiệt truyền vào phòng do bức xạ mặt trời Q bx :

Đối với các vùng nhiệt đới như nước ta nói chung và Đà Nẵng nói riêng, quanh năm có mặt trời, nhất là về mùa hè ánh nắng càng gay gắt Do đó nhiệtlượng do bức xạ mặt trời truyền qua kết cấu bao che vào nhà rất lớn Lượng nhiệt này phụ thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời lên mặt phẳng kết cấu bao che và khả năng cản nhiệt bức xạ của bản thân kết cấu bao che

Qbx = Q bx + Q bx

Q k

bx : Nhiệt bức xạ qua kính vào nhà ,[W]

bx : Nhiệt bức xạ qua kết cấu bao che vào nhà,[W]

2.3.1.Tính tính toán nhiệt bức xạ truyền qua cửa kính:

Lượng nhiệt bức xạ truyền qua cửa kính vào nhà xác định theo công thức[TL6-tr289]:

+ 4: hệ số kể đến che khuất bởi các hệ thống che nắng, do trong thiết

kế này dùng ô văng che nắng nên theo [TL6-tr290] ta có 4= 0,95

+ qbx: cường độ bức xạ mặt trời trên mặt phẳng chịu bức xạ tại thờiđiểm tính toán ,[W/m2]

+ Fk: diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, [m2]

Xác định cường độ bức xạ mặt trời tại thời điểm tính toán (9 giờ sáng củatháng 5), xâm nhập vào phòng điều hòa qua kính cửa sổ quay về hướng đôngtại Đà Nẵng, tra bảng theo [TL6-tr205] với vĩ độ 20o Bắc ta có q k

= 312 W/m2

Tại thời điểm tính toán vào lúc 9 giờ sáng nên bức xạ mặt trời chiếu vào nhà theo hướng đông mà ở phía đông chỉ có một cửa kính do đó ta có diện tích của một cửa sổ là: Fcs = 1,14 m2

Vậy lượng nhiệt bức xạ qua kính vào nhà là:

2.3.2.Tính toán nhiệt bức xạ truyền qua kết cấu bao che:

Nhiệt bức xạ mặt trời truyền qua bộ phận kết cấu bao che nhận nhiệt bức

xạ vào phòng tính theo công thức [TL6-tr290] Ơí đây do trên phòng làm việc còn có nhiều tầng nên ta không tính nhiệt bức xạ qua trần, tường nhận nhiệt bức xạ mặt trời chủ yếu là tường phía Đông và phía Tây còn tường phía Nam

và phía Bắc nhận nhiệt bức xạ rất ít nên ta bỏ qua

: Cường độ bức xạ mặt trời tại Đà Nẵng chiếu lên tường phía Tây vàĐông theo [TL6-tr290] ta có q '

Qbx = Q bx + Q bx = 150,8 + 600,3 = 751,1 W

2.4.Tính lượng nhiệt tỏa

Q tỏa : 2.4.1.Nhiệt do người tỏa ra:

Trong quá trình hô hấp và hoạt động cơ thể người tạo ra nhiệt Lượng nhiệt do người tảo ra phụ thuộc vào trạng thái, mức độ lao động, môi trường không khí xung quanh, lứa tuổi Nhiệt độ người tỏa ra gồm hai phần:

Một phần tỏa trực tiếp vào không khí, làm tăng nhiệt độ không khí gọi là nhiệt hiện Một phần khác làm bay hơi mồ hôi trên bề mặt da, lượng nhiệt này tỏa ra môi trường không khí làm tăng entanpi của không khí mà không làmtăng nhiệt độ của không khí gọi là lượng nhiệt ẩn Tổng hai lượng nhiệt này gọi là lượng nhiệt toàn phần do người tỏa ra

Lượng nhiệt do người tỏa ra trong phòng: theo [TL6-tr297] ta có công thức:

Qn = n q ,[W]

Trong đó:

+ n: số người trong phòng; phòngI: n = 1người, phòng II: n = 4 người

+ q: lượng nhiệt toàn phần do người tỏa ra ,[W/người]

tra bảng theo [TL6-tr297] với nhiệt độ trong phòng điều hòa là 25 oC và laođộng trí óc, ta có q = 139,56 W/người

Suy ra nhiệt do người tỏa ra là:

N: tổng công suất của các đèn huỳnh quang, [KW]

Phòng I được bố trí 1 đèn huỳnh quang loại 1,2 m có công suất Nđ1,2= 40 W Phòng II được bố trí 2 đèn huỳnh quang loại 1,2 m có công suất Nđ1,2= 80 WVậy tổng công suất của các đèn huỳnh quang là N = 0,12 KW

Suy ra nhiệt tỏa ra do thắp sáng là:

Qs= 860 0,12 = 103,2 kcal/h = 120 W

2.4.3.Nhiệt do máy móc tỏa ra Q mc :

Qmc= Nđ ,[W]

Trong đó:

Nđ: Công suất lắp đặt của thiết bị có 4 máy vi tính có Nđ= 40 W

Suy ra lượng nhiệt do máy móc tỏa ra là:Qmc= 4 40 = 160 W

Vậy lượng nhiệt Qtỏa= Qn + Qs+ Qmc

độ lao động và nhiệt độ môi trường xung quanh, tra theo [TL6-tr299] với nhiệt

độ trong phòng là 25oC và công việc là lao động trí óc ta có g = 105 g/h.người.suy ra lượng ẩm do người tỏa ra là:

WT = 5 105.10-3 = 0,525 kg/h

2.6.Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí:

2.6.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí theo một cấp:

1 Chọn sơ đồ điều hòa không khí :

Chọn sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là vì tận dụng được nhiệt độ thấp trong phòng điều hòa không khí do đó làm giảm được năng suất lạnh dokhông gian điều hòa không sinh ra chất độc hại

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí kiểu tuầnhoàn một cấp

T 2

LT được hút theo cửa gió tuần hoàn 2 Sau khi hòa trộn không khí có trạng thái C,

được xử lý nhiệt ẩm (làm lạnh ,làm khô) trong thiết bị xử lý không khí 4, đạtđến trạng thái O, rồi được quạt gió 5 đường ống đẩy 6 và hệ thống phân phối khí 7 thổi vào phòng được điều hòa 8 Trong phòng 8,lượng không khí thổi vào trạng thái

V(tV, V) được thực hiên quá trình trao đổi nhiệt ẩm với không khí ở trong phòng có chứa lượng nhiệt thừa QT và ẩm thừa WT, tự biến đồi trạng thái đến

2 Xác định các trạng thái trên đồ thị I- d:

+Trạng thái không khí trong phòng làm làm việc T:

T = 60% , tT = 25oC tra bảng [TL7-tr283] suy ra IT = 13,3 kcal/kg không khí;

dT= 12 g/kg không khí khô

+ Trạng thái không khí ngoài trời N

N = 80,5%, tN = 34,5 oC tra bảng theo [TL7-tr283] suy ra

IN = 26 kcal/kgkhông khí ; dN = 29 g/kg không khí khô

Qua điểm T trên đồ thị ta vẽ đường thẳng có hệ số góc T và cắt đường =95% tại điểm O ta có tO= 17oC Với cách phân phối không khí kiểu thổi trênxuống, theo [TL6-tr301] ta có tv = tT- tv= 7 10oC , chọn tv=17 oC vậy ta chọnđiểm O trùng với điểm V có Iv= 11,61 kcal/kg.không khí Xác định điểm Cnhư sau:

Trước tiên cần tính lưu lượng không khí trao đổi cần thiết:

LNyc = (30 35) n ,[kg/h]

LNyc= 30 4 = 120 kg/hTheo [TL6-tr312] ta có:

+ nếu lượng không khí LNyc > 10% L thì lấy lượng không khí ngoài cầnthiết để tính toán LN = LNyc

lệ CT L N

TN L CT = TN

241,33

L L N Từ đồ thị [TL7-tr283] ta đo được TN = 66 mmSuy ra CT = 66 2413,3 = 6,6 mm Vậy ta xác định được điểm

C(Ic=14[kcal/kg],dc=13,2 g/kg không khí khô) nằm trên đoạn TN và cách điểm

O V: quá trình tự biến đồi trạng thái không khí do nhận nhiệt thừa và

ẩm thừa trong phòng điều hòa theo hệ góc tia T

Năng suất lạnh cần thiết của dàn lạnh:

Năng suất lạnh của dàn bay hơi Q0 là:

Q0 Bao gồm năng suất lạnh của dàn lạnh, tổn thất đường ống, thiết bị vàphần dự trữ

Q = 1,05 Q DL

,theo [TL2-tr92]

Q0 =1,05 6689,8 =7000 WVậy năng suất lạnh yêu cầu để thiết kế máy lạnh hấp thụ dùng cho điều hòakhông khí văn phòng làm việc với diện tích 35 m2 là Q 0= 7000 W

C

h ư ơ ng 3 :

H2O/LiBr một cấp dùng để điều hòa không khí.

3.1 Mô hình máy lạnh hấp thụ H 2 O/ LiBr một cấp

+ Vì hệ thống làm việc với độ chân không rất cao, để giảm khả năng

không khí lọt vào hệ thống, giống như các máy lạnh hấp thụ H2O/ LiBr thực

tế tôi không bố trí các thiết bị riêng rẽ mà bố trí kết hợp thiết bị sinh hơi, thiết

bị ngưng tụ trong cùng một bình và thiết bị bay hơi, thiết bị hấp thụ trongcùng một bình Hai bình này có dạng ống chùm nằm ngang

+ Trong hệ thống có thiết bị hoàn nhiệt để tận dụng nhiệt của dung dịch từthiết bị sinh hơi về để gia nhiệt cho dung dịch sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụnhằm mục đích giảm lượng nhiệt cấp cho thiết bị sinh hơi và giảm lượngnước làm mát tại thiết bị hấp thụ Vì hai môi chất trao đổi nhiệt đều ở trạngthái lỏng, nên tôi chọn loại thiết bị hoàn nhiệt kiểu ống lồng ống Dung dịchcần gia nhiệt đi ở trong ống trong, dung dịch cần làm nguội đi ở trong khônggian giữa hai ống Hai dòng dung dịch được chuyển động ngược chiều nhau + Do nguồn gia nhiệt có nhiệt độ thấp, nên để tăng hiệu quả của hệ thống,ngoài thiết bị bay hơi và thiết bị hấp thụ dùng kiểu tưới, tôi cũng dùng thiết bịsinh hơi kiểu tưới nhờ tận dụng lực của bơm dung dịch có sẵn và bố trí thiết

bị như hình (2.1)

+ Chọn môi trường giải nhiệt là nước giếng khoan vì dùng nước giếng khoan giảm được chi phí đầu tư do không dùng tháp giải nhiệt, quạt giải nhiệt Nước giếng khoan có nhiệt độ thấp hơn nước thường nên càng làm giảm nhiệt độ ngưng tụ tăng hệ số lạnh của chu trình, do hệ thống nhỏ nênlượng nước giếng khoan tiêu hao không lớn chi phí vận hành chỉ là bơm giếng so với dùng bơm và dùng quạt giải nhiệt Ta dùng nước giếng khoan

để giải nhiệt vì nước giếng khoan có nhiệt đô luôn ổn định trong cả

năm(mùa hè và mùa đông) và có nhiệt độ thấp hơn so với các nguồn nướckhác như nước sông hồ ,mạng nước thành phố, , theo [TL1- tr7] sử dungnước giếng khoan không tuần hoàn có thể lấy cao hơn hoặc bằng nhiệt độtrung bình hằng năm (0 1)oC, tra bảng theo[TL2- tr8] ta có nhiệt độ trungbình hằng năm tại Đà Nẵng t = 25,6 oC

+ Chọn vật liệu chế tạo là inox vì dung dịch LiBr có tính ăn mòn kim loạicao Nó ăn mòn mạnh mẽ thép, đồng và hợp kim của đồng

+ Chọn nhiệt độ ra của nước tải lạnh tm2.Theo [TL2-tr102] chất tải lạnh lănước thì nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh 5 oC, nhiệt độ sôi của môi chấtlạnh t0 thấp hơn nhiệt độ trung bình của nước tải lạnh lă 4

thiết kế năy chọn nhiệt độ ra của nước tải lạnh lă: tm2=8oC 6

Hình 3.1 Mô hình mây lạnh hBấơpmtMhụTLH 2 O/LiBr một cấp

TB SH Thiết bị sinh hơi TB HT Thiết bị hấp thụ

TB NT Thiết bị ngưng tụ BT HN Thiết bị hồi nhiệt

lạnh

3.1.2.Nguyên lý làm việc máy lạnh hấp thụ

H 2 O/

LiBr một cấp:

Máy lạnh hấp thụ một cấp H2O/LiBr có nguyênlý làm việc như hình 1.1,vì có áp suất và hiệuáp rất nhỏ nên nó được bố trí như hình 3.1.

Những thiết bị chính được bố trí trong hai hìnhtrụ I và II để dể dàng duy trì độ chân không

trong hệ thống Bình I có áp suất ngưng tụ ,bình

II có áp suất bay hơi Trong bình I có bố trí

dàn ngưng và bộ phận sinh hơi Trong bình II cóbố trí dàn bay hơi và bộ phận hấp thụ , giữacác thiết bị trên có độ chênh nhiệt độ đáng kểnhư ở bình I là nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độgia nhiệt , ở bình II là nhiệt độ bay hơi và

nhiệt độ hấp thụ nhưng không cần cách nhiệt, vìhệ thống có độ chân không cao là môi trường

cách nhiệt lý tưởng

Nước gia nhiệt từ nguồn năng lượng khác nhau:năng lượng nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt năngthừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền như khói

thải, hơi trích đi vào bình sinh hơi (TBSH) để

gia nhiệt cho dung dịch đậm đặc H2O/LiBr Hơi nước sinh ra bay qua dàn ngưng(TBNT), thải nhiệt chonước làm mát và ngưng tụ lại Dung dịch đậmđặc khi mất nước trở thành dung dịch loãng vàđược đưa trở lại dàn hấp thụ (TBHT) trong bình

II, vì vòi phun làm nhiệm vụ giảm áp nên khôngcần van tiết lưu đặc biệt nữa

Nước sau khi ngưng tụ ở dàn ngưng (TBNT), sẽchảy qua ống xi phông để giảm áp rồi chảy vàodàn bay hơi(TBBH) Ôúng xi phông để phòng nước caoáp từ thiết bị ngưng tụ đi vào thiết bị bay hơi

Do áp suất ở đây rất thấp nước bay hơi để sinhlạnh Hơi nước tạo ra ở dàn bay hơi (TBBH) sẽ

được dung dịch loãng hấp thụ ở thiết bị hấpthụ (TBHT) Nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình

hấp thụ sẽ được nước làm mát lấy đi Lạnhsinh ra ở dàn bay hơi (TBBH),sẽ được nước tải

lạnh đưa đến dàn lạnh không khí (FCU), không khí

chuyển động cưỡng bức qua dàn lạnh không khínhã nhiệt cho nước tải lạnh chuyển đông cưỡngbức trong ống.

Dung dịch đậm đặc sau quá trình hấp thụ, đượcbơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi Dung dịch loãngchảy từ bình sinh hơi trở lại bình hấp thụ Bìnhhồi nhiệt dùng để nâng cao hiệu suất nhiệt Ơíđây, dung dịch loãng được làm nguội và dung dịchđậm đặc được làm nóng

Nước làm mát đầu tiên đi qua bình hấp thụ, sauđó mới đến bình ngưng do đó nhiệt độ ngưng tụsẽ cao hơn nhiệt độ hấp thụ một chút

Nhưng chi tiết chuyển động ở đây duy nhất làbơm dung dich và bơm môi chất lạnh Các bơm nàyyêu cầu phải có độ kín và độ chân không cao

3.2.Tính toán chu trình máy lạnh hấp thụ

Sơ đồ của hệ thống và các điểm nút chọntheo hình(3.1)

3.2.1.Các đại lượng đã biết

- Phụ tải lạnh yêu cầu:

Nhiệt độ bay hơi t0 và áp suất P0 ở máy

lạnh hấp thụ phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt

độ nước tải lạnh ra khỏi thiết bị bay hơi tm2 Đô chênh lệch nhiệt độ (tm2-t0) đối với máy

lạnh hấp thụ hiện nay thường được chế tạo vào khoảng 3oC Nếu độ chênh nhiệt độ (tm2-t0) nhỏ hơn sẽ dẫn tới hiệu suất của chu trình

cao hơn (vì = q l0 = T0

T K T0 ) nhưng diện tích bề mặt truyền nhiệtcủa thiết bị bay hơi lớn hơn Đó lă sự lựa chọn giữa chi phí vận hănh văvốn đầu tư

- Nhiệt độ bay hơi:theo [TL 4-tr9] ta có

tW3 = tW2=tW1 + tW2 , [oC]

chọn tW2 = 2oC vì nếu chọn tW2 lớn thì tK lớn do đó lăm giảm hệ số lạnhcủa chu trình

- Nhiệt ra của nước gia nhiệt: theo[TL2- tr158].

- Điểm 1: Dung dịch đậm sôi đặc ra khỏi bình hấp thụ

Là giao điểm của hai đường P0= 0,00872 Bar và tK = 35 oC , tra bảng theo[TL1- tr39] ta xác định được

r= 0,43 kgH2O/kg dung dịchtheo công (1.2) ta xác định được entanpi

i1 = 95,4 kj/kg

- Điểm 2:Hơi nước quá nhiệt khỏi bình sinh hơi

Có áp suất PK= 0,0562 Bar và nhiệt độ tK= 85oC

Tra bảng nước chưa sôi và hơi quá nhiệt, theo [TL5-tr292]

ta xác định được entanpi

i2 = 2620kj/kg

- Điểm 3:Dung dịch loãng sôi ra khỏi bình sinh hơi

Là giao điểm của hai đường PK = 0,0562 Bar và th = 85oC,tra đồ thị

theo [TL1- tr39] xác định được

a = 0,365 kgH2O/kg dung dịchtheo công (1.2) ta xác định được entanpi

i3= 205,1 kj/kg

- Điểm 4: Dung dịch loãng sôi vào bình hấp thụ

Là giao điểm của hai đường Po= 0,00872 Bar và a= 0.365 kgH2O/kg dungdịch,

- Điểm 5: Nước ngưng ra khỏi thiết bị ngưng tụ

Là giao điểm của hai đường PK= 0,0562 Bar và = 1 kgH2O/kg dung dịch.Theo công thức (1.17) với PK= 0,0562 Bar tìm được i5=145,4kj/kg

- Điểm 6: Hơi nước bão hào ra khỏi thiết bị bay hơi

Là giao điểm của hai đường Po= 0,00872 Bar và = 1 kgH2O/kg dung dịch.theo cônh thức (1.2) với Po= 0,00872 Bar tìm được i6= 2510 kj/kg

*Vậy ta có vùng khử khí

= r- a ,[kgH2O/kg dung dịch ]

= 0,43 - 0,365 = 0.065 kgH2O/kg dung dịch

a

thỏa mãn điều kiện > 0.

3.2.6 Xác định lưu lượng dung dịch tuần hoàn:

Để tính toán lưu lượng tuần hoàn cần phải cân bằng chất ở bình hấp thụhoặc bình sinh hơi

Gọi Gd là lưu lượng khối lượng qua dàn bay hơi

+ Cân bằng môi chất lạnh tại bình sinh hơi :

rGr = aGa+ 1.Gd.+ Cân bằng dung dịch và môi chất lạnh:

Gr= Ga+ Gd.trong đó :

r : nồng độ của nước trong dung dịch đậm đặc [kgH2O/kg dung dịch ]

a : nồng độ của nước trong dung dịch loãng [kgH2O/kg dung dịch ]

Gr : lưu lượng khối lượng của dung dịch đậm đặc [ kg/s]

Ga : lưu lượng khối lượng của dung dịch loãng [ kg/s]

Gd : lưu lượng khối lượng của môi chất lạnh (nước) [kg/s]

+ lưu lượng môi chất lạnh được tính theo công thức [TL1- tr40]

3.2.7.Xác định nhiệt độ ra khỏi thiết bị hồi nhiệt:

+ t1,t1’: Nhiệt độ vào và ra của dung dich đậm đặc: t1= tk

+ t3, t3’:Nhiệt độ vào và ra của dung dịch loãng: t3= th

Theo [TL1- tr46], độ chênh nhiệt độ cực tiểu

thiết bị hồi nhiệt được xác định là:

t3’ = t1+ tmin =tK + 10 ( tmin=10oC)

t3’ = 35 + 10 = 45oC

- Phụ tải nhiệt của thiết bị hồi nhiệt:

Qhn = Ga.Cpa(t1’ - t1) = Gr .Cpr (t3 - t3’)

tmin nằm ở đầu lạnh của

Cpa: Nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch loãng

Cpr : Nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch đậm đặc

3 Dung dịch loãng sôi ra khỏi bình sinh hơi 85 0,0562 0,365 205,1

3 ’ Dung dịch loãng quá lạnh ra khỏi bình

hồi nhiệt ( xem gần đúng dung dịch là

sôi)

4 Dung dịch loãng sôi vào bình hấp thụ 45 0,0087 0.365 121,5

5 Nước ngưng ra khỏi thiết bị ngưng tụ 35 0,0562 1 145,4

6 Hơi nước bão hòa ra khỏi thiết bị bay

TÍNH CÂC THIẾT BỊ CỦA MÂY LẠNH HẤP THỤ

Chương năy nhằm mục đích xâc định diện tích truyền nhiệt của câc thiết

bị trao đổi nhiệt của mây lạnh hấp thụ H2O/LiBr một cấp dùng trong điều hòakhông khí

4.1.Thiết bị bay hơi vă hấp thụ:

4.1.1.Tính diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi:

Nguyín lý lăm vi ệ c: Môi chất lạnh (nước) sau khi chảy qua ống mao để giảm âp suất rồi chảy văo dăn bay hơi do âp suất ở đđy thấp hơn ở thiết bị ngưng tụ vă nhận nhệt của nước tải lạnh nín môi chất lạnh bay hơi Nước tải lạnh chuyển động cưỡng bức trong ống vă nhả nhiệt cho môi chất lạnh sôi măng do bơm tưới liín tục bín ngoăi ống

Trong thiết kế năy câc ống trao đổi nhiệt được lăm bằng inox

m ôichấtlạnh vào

Dung dịch loãng điva

N ướcta íi lạnh đira Nướctải lạnh điva ìo

Nướclàm

m átđira

Nướclàm

m át điva ìo