tiểu luận nghiên cứu sử dụng nhiệt năng cho các máy lạnh hấp thụ và các giải pháp

II.Phân loại máy lạnh hấp thụ -Theo cặp môi chất sử dụng : có 2 loại là NH3.H2O và H2O.LiBr -Theo nguyên lý hoạt động phân thành các loại sau: .Single effect .Double effect .Trippl

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

TIỂU LUẬN : NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIỆT NĂNG

CHO CÁC MÁY LẠNH HẤP THỤ VÀ CÁC GIẢI PHÁP

GVHD : GS-TS LÊ CHÍ HIỆP HVTH : KS.PHAN VĂN NHU

Tài liệu tham khảo

• TL1 -Máy lạnh hấp thụ trong kỹ thuật điều hòa không

• TL4-Các bài báo cáo khoa học và công nghệ lần thứ 12.

• TL5 -File “Năng lượng mặt trời” Nguyễn Thế Bảo

• TL6 -Một số hình ảnh được sao chép từ Internet

TRÌNH BÀY NỘI DUNG

1.ĐẶT VẤN ĐỀ

2.PHÂN LOẠI MÁY LẠNH HẤP THỤ

3 CƠ SỞ VÀ GIẢI PHÁP SỬ DỤNG DÒNG MÔI CHẤT

CẤP NHIỆT VÀ NGUỒN NHIỆT

1.ĐẶT VẤN ĐỀ

Giải pháp bảo vệ tầng ozon khí quyển:

-Sử dụng môi chất lạnh không có CFC hay HCFC

-Sử dụng hệ thống lạnh có môi chất thân

thiện với môi trường

Máy lạnh hấp thụ đáp ứng được yêu cầu trên : môi chất lạnh của máy lạnh hấp thụ

1.ĐẶT VẤN ĐỀ

Khác với máy lạnh nén hơi năng lượng đầu vào là cơ năng (thường được biến đổi từ điện năng), máy lạnh hấp thụ sử dụng

năng lượng đầu vào là nhiệt năng

1.ĐẶT VẤN ĐỀ

Máy lạnh nén hơi:

1.ĐẶT VẤN ĐỀ

Máy lạnh hấp thụ:

1.ĐẶT VẤN ĐỀ

Đây chính là ưu điểm hơn hẳn của máy lạnh hấp thụ so với máy lạnh nén hơi vì chất lượng nhiệt năng thấp hơn nhiều so với điện năng, đồng

thời ta có thể sử dụng máy lạnh hấp thụ ở cả

những vùng không có điện!

Nguồn nhiệt nào được sử dụng phù hợp cho từng loại máy lạnh là một vấn đề lớn đòi hỏi chúng ta luôn phải tìm tòi nghiên cứu và ứng dụng vào

thực tế để đạt hiệu quả cao nhất.

II.Phân loại máy lạnh hấp thụ

-Theo cặp môi chất sử dụng : có 2 loại là NH3.H2O và H2O.LiBr

-Theo nguyên lý hoạt động phân thành các loại sau:

.Single effect Double effect Tripple effect Half effect Thực tế hiện nay phổ biến sử dụng 2 loại Single effect và

Double effect và trong tài liệu này ta chỉ đề cập đến 2 loại Single effect và Double effect

-Theo chu kỳ hoạt động : loại hoạt động liên tục và gián đoạn

-Theo đặc tính dòng môi chất :nước , hơi nước, khí thải…

II.Phân loại máy lạnh hấp thụ

H1:Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ kiểu

II.Phân loại máy lạnh hấp thụ

H2 : Sơ đồ đường ống máy lạnh hấp thụ

II.Phân loại máy lạnh hấp thụ

H3:Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ kiểu

N ö ô ùc la øm m a ùt

N ö ô ùc c a àn l a øm la ïn h N ö ô ùc la øm m a ùt

B

D C

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

So với máy lạnh nén hơi, năng lượng cấp

dạng năng lượng có thế thấp hơn do đó

việc sử dụng năng lượng cho máy lạnh

hấp thụ có ưu điểm tận dụng hiệu quả

nhiều nguồn cấp hơn hẳn

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

1.Chọn lựa dòng môi chất cấp nhiệt trực tiếp hay gián tiếp cho bình phát sinh:

a.Căn cứ theo nhiệt độ dòng môi chất cấp

nhiệt:

b.Căn cứ theo tính chất hóa- lý của dòng

môi chất cấp nhiệt

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

a.Căn cứ theo nhiệt độ dòng môi chất cấp

nhiệt:

-Khi dòng môi chất cấp nhiệt có nhiệt độ cao hơn yêu cầu của bình phát sinh

- Khi dòng môi chất cấp nhiệt có nhiệt độ

tăng giảm thất thường

- Khi dòng môi chất cấp nhiệt có nhiệt độ

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

*Giải pháp : Chọn phương thức cấp nhiệt

trực tiếp khi dòng môi chất cấp nhiệt có

nhiệt độ ổn định và phù hợp với công

nghệ Chọn phương thức cấp nhiệt gián tiếp khi dòng môi chất cấp nhiệt có nhiệt

độ cao và mức dao động lớn nhờ bộ trao đổi nhiệt(Heat Exchanger)

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

b.Căn cứ theo tính chất hóa- lý của dòng

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

* Giải pháp : Chọn phương thức cấp nhiệt trực tiếp khi dòng môi chất cấp nhiệt sạch

về mặt hóa –lý tính Chọn phương thức

cấp nhiệt gián tiếp khi dòng môi chất cấp nhiệt có lẫn tạp chất hay chất ăn mòn Lọc

cơ học và khử hóa học dòng môi chất

trước khi đưa vào sử dụng

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

2 Chọn lựa nhiệt thế của dòng môi chất cấp nhiệt phù hợp với công nghệ máy lạnh

Bảng 1: Nhiệt thế và nguồn gốc nhiệt

thải(Trích TL1)

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

Loại Nguồn gốc Mức nhiệt độ( o C)

Nhiệt thế

cao Khói thải từ lò nấu thủy tinhKhói thải từ nhà máy luyện thép

Khói thải từ nhà máy xi-măng

1050-1650

927 -1038

550 -750

Nhiệt thế

trung bình Khói thải từ tuabin khíKhói thải từ động cơ đốt trong

Khói thải từ lò hơi Hơi nước từ tuabin đối áp

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

• Đặc trưng của máy Single Effect là có mức độ không thuận nghịch của các quá trình trao đổi nhiệt khá cao Khi nhiệt độ dòng môi chất cấp vào gia tăng thì hệ số COP tăng chậm và đạt tới giá trị tối đa chỉ 0,76.

• Loại máy Double Effect giải quyết được vấn đề trên nhờ tận dụng triệt để nhiệt lượng cấp vào,

III Cơ sở và giải pháp sử dụng dòng môi

chất cấp nhiệt và nguồn nhiệt:

Để nâng cao hơn nữa khả năng tận dụng nhiệt

lượng cấp vào ,người ta chế tạo ra máy Tripple Effect với hệ số COP từ 1.3- 1.7 Tuy nhiên cấu tạo của máy Tripple Effect phức tạp và sử dụng dòng môi chất có nhiệt thế cao nên vật liệu chế tạo máy phải tốt hơn rất nhiều để chống lại sự

ăn mòn của chính cặp môi chất lạnh H2O.LiBr ở nhiệt độ từ 170oC trở lên.Việc chế tạo và sử

dụng máy Tripple Effect còn đang trong giai

đoạn thử nghiệm

Loại MLHT Nhiệt độ làm việc

*Giải pháp : Tùy theo chủng loại công nghệ của máy lạnh hấp thụ mà chọn lựa dòng môi chất cấp nhiệt cho phù hợp, xem bảng sau

Bảng 2(trích TL1)

3.Sử dụng nguồn nhiệt

Các loại nguồn nhiệt thường được sử dung cho máy lạnh hấp thụ :

-Điện năng

-Năng lượng mặt trời

-Nhiên liệu sinh học

-Nhiên liệu hóa thạch

-Nhiệt thải

a.Điện năng

• H3: Máy lạnh hấp thụ NH3.H2O sử dụng điện trở (trich TL6)

• 1.Ống cân bằng áp suất nhờ khí Hydro

• 2.Lỏng Amoniac + hydro đi vào dàn lạnh

• 3 Hơi Amoniac + hydro từ dàn lạnh ra

b.Năng lượng mặt trời

Sử dụng năng lượng mặt trời có thể làm

ở các bộ thu trung tâm(H4)

H4: Sơ đồ tháp nhận nhiệt của bộ thu trung tâm (trích TL5)

Bộ thu tấm phẳng cho nhiệt độ nước

Bộ thu dạng ống chân không (glass vaccum tube) cho nhiệt

độ nước khoảng 90 o C : (H6)(trích TL5)

Bộ thu dạng parabol cho nhiệt độ nước đến 400 o C (H7)(trích TL5)

*Giải pháp sử dụng năng lượng mặt trời :

Sử dụng tốt cho phương thức dòng môi chất

(nước hay dầu) cấp nhiệt trực tiếp cho bình phát sinh.

Nước nóng tạo bởi các bộ thu trung tâm hay bộ thu dạng parabol sử dụng được cho máy lạnh Double Effect và Single Effect

Nước nóng tạo bởi các bộ thu tấm phẳng hay

*Nghiên cứu thực nghiệm: Trường Đại học Bách khoa TPHCM đã có công trình

nghiên cứu thực nghiệm của KS.Võ kiến Quốc về việc chế tạo máy lạnh hấp thụ

gián tiếp để sản xuất nước đá đạt mức độ thành công với năng suất 2.5 kg đá/ngày phù hợp với chỉ tiêu ban đầu Một vài hình ảnh về công trình(H8,H9)

H8(trích TL4)

H9(trích TL4)

c.Biomass

Nhiên liệu sinh học biomass bao gồm các

sản phẩm phế thải từ sản xuất nông

nghiệp như củi, gỗ vụn ,mùn cưa, trấu, bã mía…

Một vài hình ảnh về biomass(H10, H11)

H10:vụ mùa ở nông thôn Việt nam(TL6)

H11:Dăm bào(trích TL6)

.Đặc điểm biomass:

-Khi cháy cho nhiều tro

-Nhiệt trị thấp và không ổn định

d.Nhiên liệu hóa thạch :

-Than bùn

-Than đá

-Dầu mỏ

-Khí đốt

-Than bùn

là dạng ban đầu của thực vật chuyển hóa

thành than đá, dễ cháy nhiệt trị khoảng

12000kJ/kg.Khi cháy cho hàm lượng tro khoảng 7%-15%, sinh ra khí lưu huỳnh

gây ăn mòn thiết bị

Than nâu

là dạng tiếp theo của than bùn,dễ cháy nhiệt trị khoảng 16000kJ/kg Khi cháy cho hàm lượng tro khoảng 10%-50%, sinh ra khí

lưu huỳnh gây ăn mòn thiết bị.Hàm lượng lưu huỳnh rất cao khoảng 7%

Dầu mỏ

dễ bắt lửa, dễ cháy và cho nhiệt trị cao

khoảng 40000kJ/kg, khả năng bức xạ lớn, rất ít tro chỉ khoảng 0,1%

Khí đốt

gồm có khí thiên nhiên và nhân tạo Trong khí

thiên nhiên chủ yếu là mê-tan CH4 có thể chiếm

phần khí nhân tạo khác nhau nhiều, phụ thuộc vào nguyên liệu chế biến Khí lò cốc chứa 28%

chứa 27% CO2, nhiệt trị khoảng

*Giải pháp

-Sử dụng than bùn và than nâu làm nguồn cấp nhiệt gián tiếp cho máy lạnh hấp thụ Single Effect

-Sử dụng dầu mỏ và đặc biệt là khí đốt làm nguồn cấp nhiệt trực tiếp cho máy lạnh

hấp thụ Double Effect

e.Nguồn nhiệt thải

Nhiệt thải là phần nhiệt năng được thải bỏ ra ngoài sau quá trình sử dụng năng lượng

Khi sử dụng nhiệt thải ta phải chú ý đến các yếu tố

Theo nguồn gốc phát sinh ,chia nhiệt thải ra làm 2 loại :

• -Loại thứ nhất : nhiệt thải phát sinh từ các quá trình sản xuất như: nước nóng, hơi

nước,không khí nóng,khói thải

cơ nhiệt nhả ra môi trường trong quá trình làm việc

H12:nhiệt thải từ tua bin khí(trích TL6)

H13: Nhiệt thải từ nhà máy(trích TL6)

*Giải pháp

.Động cơ đốt trong: Khí thải từ động cơ đốt trong có nhiệt

độ từ 250 o C – 500 o C dùng để sản xuất hơi nước cấp

nhiệt cho máy lạnh hấp thụ Single Effect

.Tua-bin khí : nhiệt độ của khí thải từ tua-bin khí khoảng từ

400 o C – 500 o C, có chất lượng tốt, độ trong sạch tốt, lưu lượng và nhiệt độ ổn định Sử dụng tốt cho máy lạnh

hấp thụ Double Effect theo phương thức cấp trực tiếp .Đối với các trường hợp khác : Khi dòng môi chất cấp nhiệt có nhiệt độ cao và trong sạch , không ăn mòn thiết bị thì