BÀI GIẢNG VỀ Máy lạnh hấp thụ

Với các tòa nhà được xây dựng mới, nếu đưa máy lạnh hấp thụ vào thay thế máy lạnh có máy nén hơi trong các hệ thống điều hòa không khí trung tâm sẽ góp phần giải quyết bài toán thiếu đi

BÀI GIẢNG VỀ Máy lạnh hấp thụ

BÀI GIẢNG VỀ Máy lạnh hấp thụ

Điểm đặc biệt của máy lạnh hấp thụ là vận hành bằng nhiệt năng, nhu cầu sử dụng điện năng rất ít Nhiệt năng cung cấp cho máy lạnh hấp thụ thường là dầu hoặc khí đốt, ở nơi nào

có điều kiện thuận lợi thì có thể sử dụng nước

nóng hay hơi nước.

Với các tòa nhà được xây dựng mới, nếu đưa máy lạnh hấp thụ vào thay thế máy lạnh có máy nén hơi trong các hệ thống điều hòa không khí trung tâm sẽ góp phần giải quyết bài toán

thiếu điện.

• Về mặt tổng thể, chi phí vận hành máy lạnh hấp thụ ít hơn so với chi phí vận hành máy lạnh có máy nén hơi Không những thế, việc sử dụng máy lạnh hấp thụ cũng tạo điều kiện thuận lợi để phối hợp đáp ứng các nhu cầu cấp nhiệt khác trong

công trình, làm cho việc sử dụng năng lượng thêm hiệu quả

• Máy lạnh dùng hơi có máy nén ở trên phải tiêu tốn điện năng để chạy máy nén ở những nơi có khó khăn về nguồn điện năng mà lại dư thừa nguồn nhiệt khác Máy lạnh dùng hơi có máy nén ở trên phải tiêu tốn điện năng để chạy máy nén ở những nơi có khó khăn về nguồn điện năng mà lại dư thừa nguồn nhiệt khác (như than, củi, khí thải, năng lượng mặt trời, ) máy lạnh hấp thụ được sử dụng ở máy lạnh hấp thụ, người ta thay quá trình nén hơi trong máy nén bằng bình hấp thụ để hấp thụ hơi môi chất ở áp suất p1 thành dung dịch rồi dùng bơm (tiêu tốn rất ít điện năng so với máy nén) tăng

áp suất đưa dung dịch lên bình tách hơi (bình tách hơi) ở áp

• Vậy trong máy lạnh hấp thụ phải dùng

một cặp môi chất: chất tải lạnh (ví dụ

NH3), chất hấp thụ (ví dụ H2O) Để có thể tách được hơi của chất tải lạnh khỏi chất

hấp thụ, ở cùng áp suất, nhiệt độ sôi của

chất tải lạnh tsNH3 phải càng nhỏ hơn

nhiệt độ sôi của chất hấp thụ tsH2O càng tốt Dưới đây ta xét chu trình máy lạnh hấp thụ dùng cặp môi chất NH3 - H2O ở đây

nhiệt độ sôi của NH3 nhỏ hơn nhiệt độ sôi của H2O (ở cùng áp suất) rất nhiều: ví dụ khi p = 6bar, tsNH3 = 10oC, tsH2O=

159oC.

• Sơ đồ nguyên lý của máy lạnh hấp thụ thể hiện theo hình vẽ dưới đây:

 Hơi bão hoà ẩm NH3 ra khỏi van tiết lưu ở áp suất thấp

p1 đi vào buồng lạnh I, ở đây NH3 nhận nhiệt q2 của vật cần làm lạnh p1 = const biến thành hơi bão hoà khô

hấp thụ II ở đây được H2O hấp thụ tạo nên dung dịch

NH3 - H2O ở áp suất p1 Vì phản ứng hấp thụ NH3 - H2O toả nhiệt qh, nên để tăng khả năng hấp thụ người ta phải lấy nhiệt đó đi (làm mát bình hấp thụ) Sau đó dung dịch NH3 - H2O được bơm III đưa đến bình sinh hơi IV ở áp suất p2 lớn hơn p1 Trong quá trình hấp thụ, nồng độ của NH3 trong dung dịch ở bình hấp thụ tăng nên người ta

đưa dung dịch có nồng độ nhỏ hơn ở bình sinh hơi qua van V xuống bình hấp thụ để làm giảm nồng độ ở bình

hấp thụ và tăng khả năng hấp thụ

• Người ta phải cấp nhiệt qc cho bình sinh hơi

IV (nhiệt có thể lấy từ hơi nước, than, năng lượng mặt trời ) ở áp suất p2, ở đây do

nhiệt độ sôi của NH3 nhỏ hơn của H2O nhiều nên NH3 bốc thành hơi bão hoà khô ở p2 và

đi vào bình ngưng

• Hơi NH3 đi vào bình ngưng VI và ngưng

tụ ở p2 = const nhả nhiệt q1 cho nước hoặc không khí làm mát, biến thành chất lỏng

• Chất lỏng NH3 ở p2 và nhiệt độ sôi

tương ứng ts2, qua van tiết lưu VII biến

thành hơi bão hòa ẩm ở áp suất p1 và nhiệt

độ sôi ts1 nhỏ hơn và đi vào buồng lạnh

• Trước đây máy lạnh hấp thụ được sử

dụng khá rộng rãi nhưng sau khi máy lạnh dùng hơi có máy nén ra đời thì máy lạnh

hấp thụ bị thu hẹp phạm vi sử dụng, vì

máy lạnh hấp thụ có hệ số nhiệt x nhỏ, kết cấu cồng kềnh Hiện nay máy lạnh hấp thụ còn được dùng ở những nơi có nguồn nhiệt

dư thừa (khí thải, năng lượng mặt trời, ).

• Máy lạnh hấp thụ khuếch tán:

lạnh hấp thụ khuếch tán của Mauri người Thụy Điển có công suất lớn sử dụng trong công nghiệp Máy này có nhiệt độ sôi thay đổi phù hợp với việc hạ thấp nhiệt độ không khí dần xuống nhiệt độ yêu cầu nhằm nâng cao hiệu suất máy lạnh Máy lạnh hấp thụ khuếch tán công suất lớn vẫn có bơm dung dịch là chi tiết chuyển động

khuếch tán người ta thường nghĩ đến tủ lạnh hấp thụ gia đình, với công suất lạnh nhỏ Sự ra đời của máy

lạnh hấp thụ kiểu này xuất phát từ ý nghĩ chế tạo một máy lạnh hấp thụ hoàn toàn không có chi tiết chuyển động Để thực hiện điều đó phải dùng một loại khí trơ nạp vào hệ thống để cân bằng áp suất bay hơi với

phần ngưng tụ và sinh hơi Sự tuần hoàn dung dịch

trong hệ thống được thực hiện bằng bơm xiphông do

sự sai khác nhiệt độ dẫn tới chênh lệch khối lượng

riêng và độ chênh cột lỏng

• Đầu tiên người ta sử dụng nitơ làm khí trơ

nhưng thất bại vì nó có phân tử lượng gần bằng của amoniăc Ngày nay người ta dùng hyđrô Hyđrô có tính khuếch tán tốt Phân tử lượng nhỏ hơn nhiều của amôniăc Trong

cùng áp suất và nhiệt độ, amôniăc có xu thế lắng xuống còn hyđrô chuyển động lên do tỷ trọng khác nhau Đó là điều kiện tiên quyết cho việc tuần hoàn chất trong hệ thống và cũng là lý do thử nghiệm thành công đối với hyđrô để cân bằng áp suất của hai kỹ sư

Thuỵ Điển Platen và Munter Hình 1 mô tả sơ

đồ nguyên lý của máy lạnh hấp thụ khuếch tán

• Trong máy lạnh hấp thụ khuếch tán có ba

vòng tuần hoàn

lạnh amôniăc Môi chất lạnh từ bình sinh hơi vào dàn ngưng, ngưng tụ rồi chảy vào dàn

bay hơi hay còn gọi là dàn khuếch tán Hơi

NH3 sẽ khuếch tán vào khí H2 từ áp suât

riêng phần bằng không lên đến áp suất

tương ứng với nhiệt độ buồng lạnh sau đó

theo khí H2 lắng dần về dàn hấp thụ vì

hỗnhợp NH3 + H2 nặng hơn Sau khi được

hấp thụ NH3 dung dịch trở thành đậm đặc và được bơm xiphông bơm trở lại bình sinh hơi

• 2 Vòng tuần hoàn thứ 2 là của dung dịch Vòng tuần hoàn này cũng giống như ở máy lạnh hấp thụ bình thường Dung dịch đậm đặc được bơm xiphông bơm từ dàn hấp thụ vào bình sinh hơi Dung dịch sau khi sinh

hơi amôniắc, trở thành dung dịch loãng Do chênh lệch cột lỏng dung dịch loãng tự

chảy về dàn hấp thụ

• 3 Vòng tuần hoàn thứ ba là của hyđrô

Khí hyđrô trong dàn khuếch tán theo hơi

NH3 lắng về dàn hấp thụ Hơi NH3 được

dung dịch hấp thụ dần Hỗn hợp càng ít hơi NH3 càng nhẹ Dòng hỗn hợp chuyển động dần lên đỉnh dàn hấp thụ Khi hết hơi NH3, hyđrô chuyển động trở lại dàn bay hơi

Bình chứa hyđrô dùng để cân bằng áp suất khi nhiệt độ bên ngoài thay đổi.

• Trong máy lạnh hấp thụ khuếch tán có bố trí hai thiết bị hồi nhiệt, một giữa NH3, H2 vào và ra khỏi dàn bay hơi, một cho dung dịch loãng và

dung địch dậm đặc vào và ra khỏi bình sinh hơi Bơm xi phông làm việc theo nguyên tắc thay đổi

tỷ trọng Dung địch được đốt nóng sinh ra những bọt hơi nhỏ, bọt hơi có tác dụng kéo theo cả lỏng chảy và bình sinh hơi

các vòng tuần hoàn lý tưởng như đã nếu Thí dụ ở dàn ngưng lý thuyết là không có hyđrô nhưng

thực tế là vẫn có lẫn một ít hyđrô, hoặc khi ra khỏi dàn hấp thụ hơi đó là hơi hyđrô tinh khiết nhưng thực chất vẫn có lẫn hơi amôniắc và nước, tuy

nhiên có thể bỏ qua khi tính toán

• Chất đuợc dùng để vận chuyển nhiệt ở máy DHND

là CFC ( gần đây đuợc thay thế bằng các chất khác như HFC ) Khi máy chạy ở chế độ làm lạnh ,

CFC(HFC) ở dạng lỏng sẽ đuợc làm cho biến thành thể khí ,quá trình này thu nhiệt và làm cho nhiệt độ của phòng hạ xuống CFC sau khi bay hơi thành

thể khí sẽ theo ống dẫn ra bộ phận đặt ở phía ngoài Tại đây ,duới tác dụng của quạt , máy nén tăng áp suất (compressor) và bộ phận ngưng tụ

(condenser) CFC(HFC) sẽ trở lại trạng thái lỏng

(quá trình này tỏa nhiệt , ta có thể kiểm chứng điều này bằng việc đằng sau chiếc tủ lạnh khá nóng )

.Khi máy chạy chế độ suởi ấm,các quá trình diễn ra ngựơc lại Quá trình biến đổi Khí-Lỏng-Khí-Lỏng

của dung môi (CFC,HFC) chính là nguyên lý cơ bản của máy điều hòa nhiệt độ.

• CFC là nguyên nhân lớn gây ra lỗ thủng tầng

Ozon , vì thế nó đã bị cấm sử dụng và nguơi ta

đang cố gắng thu hồi lại chúng Hiện tại nhiều

dung môi thay thế khác đang đuợc nghiên cứu ,

trong đó có HFC-134a.

Thực ra cũng đã có 1 số máy điều hòa sử dụng dung môi là nuớc , nhưng nước không dễ gì chuyển trạng thái ở điều kiện môi trừng ta đang sống

khí).Loại máy này chỉ thực hiện 1 chiều là biến

nuớc từ lỏng thành khí nên thựong xuyên phải bổ sung nuớc.

nhiễm môi trường

Máy lạnh và máy điều hòa không khí hiện tiêu

thụ điện năng đáng kể, không đáp ứng các yêu cầu về

sử dụng hiệu quả năng lượng và bảo vệ môi trường Một loại máy lạnh mới với công nghệ hấp thụ H2O - LiBr có thể khắc phục được các nhược điểm trên.

Công ty Ebara (Nhật Bản) vừa tổ chức buổi hội thảo về sử dụng máy lạnh hấp thụ H2O - LiBr tại

TP.HCM Việc nghiên cứu ứng dụng máy lạnh hấp thụ H2O - LiBr thay cho các máy lạnh nén hơi là một

trong những giải pháp hợp lý đã được ứng dụng rộng rãi từ khá lâu ở những nước như Mỹ, Nga, Nhật,

Trung Quốc, Hàn Quốc, Ấn Độ… Các nước khác như Thái Lan và Malaysia cũng đã bắt đầu ứng dụng giải pháp này.

• Về cơ chế vận hành của máy, nước, hơi nước, dầu và khí đốt đóng vai trò là chất cấp nhiệt vào các bình phát sinh, từ đây hơi nước quá nhiệt sẽ được đưa đến bình ngưng tụ, sau đó tiếp tục di chuyển đến bình bay hơi và cuối cùng là bình hấp thụ Các hệ số COP (hệ số làm lạnh) cũng như

áp suất các bình chứa đều trong giới hạn hợp lý.

So với máy lạnh nén hơi, máy lạnh hấp

thụ H2O - LiBr được vận hành bằng nhiệt năng nên chúng không gây ô nhiễm môi trường

Chất hấp thu LiBr (lithium bromur) là loại bột màu trắng, có tính ổn định hóa học và tính hút

ẩm rất cao Máy không có chi tiết chuyển động nên độ ồn rất ít so với máy lạnh thông thường.

Ở Việt Nam, việc sử dụng các nguồn năng lượng khác thay thế cho điện năng còn góp

phần làm ổn định tình hình sản xuất, tránh

được những tình huống bất ngờ do cúp điện

đột xuất.

 BỘ PHẬN HẤP THỤ NHIỆT :

bộ phận hấp thụ nhiệt chân không do hai ống thủy tinh chịu lực Borosilicate đồng trục tạo thành lớp hấp thụ được sơn bằng công nghệ phun mạ điều khiển từ trường , màng mạ 18 tầng do đó có tính hấp thụ bức xạ mặt trời cao và phản xạ nhiệt tối thiểu Hiệu xuất hấp thụ trên 90%

được chế tạo bằng nhôm hoặc inox chống oxy

hóa có hoa văn phản xạ đa chiều , do đó có thể

phản xạ ánh sáng mặt trời đến bộ phận thu nhiệt

từ nhiều hướng khác nhau

nhiệt độ

Lớp bảo ôn : được làm từ hợp chất

POLYURETHANE phun đẩy áp lực độ

• HẾT