Thiết kế máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất đá sạch

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch.. Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch.. Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng

Thiết kẽmây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Ngăy nay, kỹ thuật lạnh hiện đại đê tiến những bước rất xa, có trình độ khoahọc kỹ thuật ngang với câc ngăng kỹ thuật khâc Thế nhưng, nhiều loại íreôn lại lăthủ phạm phâ huỷ, lăm suy giảm tầng ôzôn vă gđy hiệu ứng nhă kính, lăm nóng trâiđất Đe bảo vệ môi trường sống câc fríôn đó phải được loại bỏ vă loăi người phảiđứng trước thử thâch mới trín con đường tìm kiếm môi chất lạnh thay thế Trong thờigian tìm kiếm môi chất mới thì việc sử dụng NH3 trong kỹ thuật lạnh lă rất thích hợp,đặc biệt lă trong hoăn cảnh Việt Nam ta, NH3 lă môi chất lạnh tự’ nhiín không phâhuỷ môi sinh vă lă môi chất mă Việt Nam tự’ sản xuất được, rẽ tiền, dễ kiếm rất phùhợp cho những nước nghỉo như nước ta

Mặt khâc, nước ta lă một nước có khí hậu nhiệt đới nóng vă ấm, phía Namhầu như không có mùa đông, bờ biến dăi trín 3 km , đó lă những điều kiện thuận lợicho việc phât triển ngănh lạnh Thật vậy, kỹ thuật lạnh đê thực sự thđm nhập văo hầuhết câc ngănh kinh tế quan trạng vă hổ trợ tích cực cho câc ngănh đó phât triển, đặtbiệt lă câc ngănh chế biến thực phẩm, công nghiệp nhẹ vă đânh bắt thuỷ hải sản

Hơn nữa, trong thời đại ngăy nay nhu cầu về năng lượng của con ngườingăy căng tăng Trong khi câc nguồn nhiín liệu khoâng sản như than đâ dầu mỏ , khíđôt ngăy căng cạn kiệt vă khoan hiếm Từ đó, đặt ra vấn đề sử dụng tiết kiệm vă

sử dụng có hiệu quả nhiín liệu lă một trong những hướng phât triển quan trọng củaviệc phât triển năng lượng

Cùng lúc đó, ở Việt Nam đang có xu hướng sử dụng mây lạnh hấp thụ đếthay thế mây lạnh nĩn hơi nhằm tận dụng tối đa câc nguồn năng lượng dư thừa

Trong đề tăi năy, em được giao nhận đề tăi “THIẾT KĨ MẢY LẠNH HẤP

THỤ TẬN DỤNG NHIỆT NĐNG LƯỢNG MẠT TRỜI ĐẺ SẢN XƯẨT ĐẢ”

Sau một thời gian no lực lăm việc cộng với sử chỉ bảo của thầy NGUYỄN THANH VĂN, cùng với sự giúp đỡ của qủ Thầy, Cô trong Khoa vă đóng góp ý kiếncủa câc bạn trong lớp đê giúp em hoăn thănh đề tăi của mình Tuy nhiín, do thời gian

cỏ hạn chế, tăi liệu tham khảo không nhiíu vă em còn hạn chí về mặt thực tiễn nínkhông trânh khởi những sai sót Kính mong nhận được chỉ bảo của câc qủ Thầy Côtrong Khoa

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến Laúnh

Nhđn đđy, em xin chđn thănh cảm ơn thầy cô trong khoa KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT ĐIỆN LẠNH đê dạy bảo trong suốt 5 năm học đế em có được ngăy hôm nay,cảm ơn thầy NGUYỄN THĂNH VĂN vă sự giúp đỡ của qủ Thầy, Cô đế em hoăn thănh

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến Laúnh

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TÔNG QUÂT VỈ NƯỚC ĐÂ

1.1. NHU CĂU VỈ SỬ DỤNG Nước ĐÂ:

Việc sử dụng nước đâ đầu tiín ghi nhận lă việc khai thâc băng, bảo quản văchuyín chở cho mục đích giải khâc

Đê tù’ lđu nước đâ giữ vai trò quan trọng trong rất nhiều ngănh kinh tế khâc

nhau

Ví dụ Cộng nghệ chế biến sữa

- Công nghệ rượu bia

- Cộng nghệ chế biến vă đânh bắt hải sản

- Công nghệ chế biến thịt, gia cầm

- Công nghệ chế biến thực phẩm nói chung

- Công nghệ hoâ học đế điều khiển phản ứng

- Công nghệ xđy dựng (thu nhặt vữa bí tông)

- Y tế vă thể dục thể thao

Bởi lẽ, nhiều trường hợp lạnh sử dụng một câch 0 ạt tức thời với một sổ lượnglớn ở khoảng nhiệt độ trín 0°c, nhiệt độ hoâ rắn 334kj/kg, thì nước đâ được xem lăchất tải lạnh lí tưởng

Khí hậu nước ta nóng vă ấm, phía nam hầu như không có mùa đông, bờ biếndăi trín 3000 Km , đó lă điều kiện thuận lợi cho việc phât triển ngănh lạnh nói chung

vă việc phât trien nước đâ nói riíng

Ở Việt Nam, nước đâ đê trở thănh một loại thực phấm đặc biệt, nó được dùngtrực tiếp văo câc loại nước uống giải khât trong thời tiết nóng bức Nhu cầu năy ngăycăng tăng cùng với thói quen vă việc phât triển câc nhă hăng, khâch sạn, quân ăn vătại nhă

Trong câc loại nước đâ thì đâ sạch (đâ tinh khuyết) được ưa chuộng hơn cả bởi

lẽ nó thoả mên được thẩm mỹ cũng như đảm bêo vệ sinh cao nhất

1.2 MỘT SỐ LOẠI NƯỚC ĐÂ VĂ CÂC PHƯƠNG PHÂP SẢN XUẤT NƯỚC ĐÂ:

Nguyín liệu để sản xuất nước đâ lă nước Do đó tuỳ theo nguyín liệu vớinhững thănh phần vă mức độ khâc nhau mă phđn thănh 2 loại nước đâ chính:

Thiết kẽmây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Laúnh

1.2.1 Nước đả đục:

Nước đâ đục còn gọi lă nước đâ kỹ thuật Nước đâ đục không trong suốt donước có chứa câc tạp chất: chất khí, chất lỏng vă chất rắn

1.2.2 Nước đả trong suốt:

Nước đâ trong suốt ít tan, ít đế lại câc cặn bấn vă tốc độ tan chậm hơn Nóđược sản xuất từ loại nước ít tạp chất vă quâ trình đông đâ, bề mặt kết tinh phải đượckhuấy hoặc cho nước chuyến đông với tốc độ lớn đế câc hạt khí vă câc tạp chất tâch

ra, đồng thời tốc độ kết tinh phải đủ chậm

Nước đâ trong suốt, nếu nguyín liệu nước được khử muối hoăn toăn bằngphưong phâp trao đổi ion hay xử lí hoâ học thì trở thănh nước đâ pha lí, độ tinh khiếtnước đâ cao nhất, khi tan ra không đế chất lắng

1.2.3 Một so loại nước đâ khâc

1.2.3.1 Nước đâ thực phẩm:

Nguyín liệu nước đâ đê được khử trùng bằng hoâ chất hypolorit Canxi,Natri đôi khi người ta cho chất khâng sinh nhưiclotracylin với nồng độ 0,0001 -T-0,0005°/o , dùng trong công nghiệp câ để chuyín chở vă bảo quản câ tươi Vì nếudùng nước đâ khử trùng có chất khâng sinh có thế tăng thời hạn lín 1,5 lần

ỉ.2.3.2 Nước đâ từ nước biển :

Nguyín liệu lă nước biển có nồng độ cao chủ yếu dùng trong công nghiệp câ

đế chuyín chở vă bảo quản câ tươi khi đânh bắt ngoăi biển Nhờ độ mặn cao nínnhiệt độ nóng chảy thấp hơn 0°c nín chất lượng bảo quản câ cao hơn vă thời hạnbảo quản kĩo dăi có khi đến 2 -ỉ-3 lần, rất phù hợp cho việc đânh bắt câ dăi ngăy

1.3 HÌNH DẠNG NƯỚC ĐÂ:

Có câc loại:

11

Thiết kẽmây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Mây lăm đâ mảnh của Short vă Rever cũng đơn giản vă gọn nhẹ không kĩm sovới đâ mảnh của Crosby Tield vă Taylor

Mây lăm đâ ống dùng lăm thâp đâ: Có rất nhiều mây lăm đâ ông khâc nhaunhư của Vogt (Mỹ) Lende (Đức), Escker- Wyss (Mỹ), Astra (Đức), Trepaud (Phâp),Poelz (Đức) tất cả đều có chung nguyín lí lăm việc theo chu kỳ, kết đông đâ trongcâc ống Khi đâ kết đông đến chiều dăi cần thiết, đổi sang chu kỳ tan giâ, câc ống đârớt xuống vă được dao cắt ra thănh từng thỏi đâ rổng Thiết bị có thể được tự độnghoâ hoăn toăn từ việc cấp nước cho đến khi ra đâ

Nói chung, với phương phâp thay thiết bị năo đi nửa thì chung qui lại nó có 3phương phâp sau :

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Laúnh

1 Phương phâp dùng nước muối :Lăm lạnh hệ thống qua chất tải lạnh Dùng bếnước muối vă khuôn hở Thiết bị đơn giản, rẻ, vận hănh dễ dăng nhưng khó tự độnghoâ

2 Phương phâp dùng môi chất lạnh thổi trực tiếp (bín trong bề mặt khuôn), thiết bịphức tạp đắt tiền nhưng dễ tự động hoâ vă đông đâ nhanh

3 Mây đâ cỡ nhỏ :văi chục kg đâ/24h, thường lă câc mây đâ hoăn toăn tự động, sảnxuất đâ cục hay khuđy hoặc đâ mảnh Điển hình lă câc đủ lạnh gia đình, tủ lạnhthương nghiệp, tủ đâ nhỏ chuyín dùng câc giâ đặt khuđy đâ đều lă dăn bay hơi kiểutấm hoặc tấm có gắn ống bay hơi phía dưới đế thu nhiệt của khuđy đâ qua sự truyềnnhiệt trực tiếp tù' khuđy sang tấm đỡ đến dăn Nói chung, loại năy cũng như loại 2nhưng nước văo môi chất sôi truyền nhiệt cho nhau thím một bề mặt của dăn (tấm

đờ hay khay đâ), thậm chí nếu tiếp xúc không tốt thì quâ trình truyền nhiệt còn có sựtham gia đối lưu của không khí Do đó, thời gian đông đâ chậm hơn so với phươngphâp 1

1.5 NHẬN XĨT:

Mỗi phương sử dụng để sản xuất nước dâ, mỗi thiết bị tương ứng đều cónhưmg ưu nhược điếm nhất định, tuỳ theo điều kiện vă mục đích của việc sử dụngnước đâ cụ thể mă lựa chọn phương phâp vă thiết bị cho phù hợp với điều kiện thực

tế

Ví dụ : Câc loại mây đâ có công suất nhỏ lại rất phong phú vă đa dạng, rấtthích hợp vă cần thiết cho thực hiện tại chồ Hoặc như bế đâ khối mặc dù có nhữmghạn chế nhưng vẫn được sử dụng rộng rêi vă lđu đời vì tính đơn giản của nó Hoăcnhư sản xuất đâ ống thay vì dùng thâp lăm đâ của nước ngoăi chuyến qua dùng bể đâvới khuôn hình ống đang được ghi nhận Bởi le, nó được thừa kế tính đơn giản của bế

đâ vă sự thuận tiín cũng như thị hiếu của việc tiíu dùng đâ ống cho nhu cđu giảikhâc

Sơ đồ nguyín lý: Xử lỷ

Thiết kẽmây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Laúnh

CHƯƠNG II

ĐẠI CƯƠNG VÍ MÂY LẠNH HẤP THỤ

Mây lạnh hấp thụ giử một vai trò rất quan trọng trong kĩ thuật lạnh Mâylạnh hấp thụ Chu kì H20/H2S04 Do Lesdi phât minh năm 1810, vă mây lạnh hấp thụliín tục NH3/H20 do Carre’ phât minh năm 1850 với chặn đường phât triến 200 năm,ngăy nay câc loại mây lạnh khâc nhau đê được hoăn chỉnh vă sử dụng có hiệu quả ởnhiều nước trín thế giới nhất lă ở Mỹ, Nhật, Liín Xô (củ)

Hình 1.1 Sơ đồ nguyín lý mây lạnh hấp thụ.

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

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

TLDD: Tiết lưu dung dịch.

Nguyín lý lăm việc của mây lạnh hấp thụ hay của mây nĩn nhiệt như sau :

Bình hấp thụ “hút” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi, cho tiếp xúc với dung dịchloêng từ van tiết lưu dung dịch đến Do nhiệt độ thấp, dung dịch loêng hấp thụ hơimôi chất đế trở thănh dung dịch đậm đặc Nhiệt tỏa ra trong quâ trình hấp thụ đượcthải ra cho nước lăm mât Dung dịch đậm đặc được bơm dung dịch bơm lín bình sinhhơi ở âp suất cao Pk Tại đđy, dung dịch đậm đặc nhận nhiệt của nguồn gia nhiệt sẽsôi hoâ hơi, hơi môi chất tâch ra ở âp suất cao được đi văo thiết bị ngưng tụ Quâtrình diễn ra ở thiết bị ngưng tụ, tiết lưu vă bay hơi giống như ở câc mây lạnh nĩnhơi Sau khi sinh hơi, dung dịch đậm đặc trở thănh dung dịch loêng vă qua van tiếtlưu dung dịch, giảm âp trở về bình hấp thụ, khĩp kín vòng tuần hoăn dung dịch.Phương trình cđn bằng nhiệt của mây lạnh hấp thụ :

Q’k + Q’A= Q; O + QH + Q ; B

Trong đó :

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

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

Q’o : Nhiệt trao đối của thiết bị bay hơi

Q’H : Nhiệt tiíu tốn cho quâ trình sinh hơi

Q’B : Nhiệt quy đổi tiíu tốn cho bom dung dịch

: Nồng độ khối lượng dung dịch :

_ _khối lượng môi chất lạnh _

^ khối lượng môi chất lạnh + khối lượng chất hấp thụ

ệr: Nồng độ dung dịch đậm đặc sau khi ra khởi bình hấp thụ

ệa • Nồng độ dung dịch loêng sau khi ra khỏi bình sinh hơi

A£, : còn gọi lă vùng khử khí Vậy vùng khử khí phải dương

2.2 ƯU, NHƯỢC ĐIẺM:

Ưu điểm lớn nhất của mây lạnh hấp thụ lă sử dụng chủ yếu nguồn nhiệt năng

có nhiệt độ không cao (80 -T- 150°C) để hoạt động Chính vì thế, mây lạnh hấp thụgóp phần văo việc sử dụng hợp lý câc nguồn năng lượng khâc nhau: năng lượng nhiệtmặt trời, tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền như khói thải, hơi trích

Ưu điểm tiếp theo của mây lạnh hấp thụ lă có rất ít chi tiết chuyển động, kếtcấu chủ yếu lă câc thiết bị trao đối nhiệt vă trao đổi chất, bộ phận chuyển động duy

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

nhất lă bơm dung dịch Vì vậy, mây lạnh hấp thụ vận hănh đơn giản, độ tin cậy cao,mây lăm việc ít ồn vă rung Trong vòng tuần hoăn hoăn môi chất, không có dầu bôitrơn nín bề mặt câc thiết bị trao đôi nhiệt không bị bâm dầu lăm nhiệt trở tăng nhưtrong mây lạnh nĩn hơi

Ngoăi ra, hiện nay, khi tình trạng phâ hủy tầng Ôzôn do câc chất fríon gđy ra,việc tìm câc môi chất lạnh khâc thay thế đang còn rất khó khăn thì việc dùng mâylạnh hấp thụ thay thế mây lạnh nĩn hơi trong lĩnh vục điều hòa không khí có ý nghĩarất lớn

Mây lạnh hấp thụ cũng có nhược điếm lă giâ thănh hiện nay còn rất đắt, cồngkềnh, diện tích lắp đặt lớn hơn so với mây lạnh nĩn hơi Lượng nước lăm mât tiíu thụcũng lớn hơn vì phải lăm mât thím bình hấp thụ Thời gian khởi động chậm, tổn thấtkhởi động lớn do lượng dung dịch chứa trong thiết bị lớn

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn Laúnh

Hình 3.5: khải quât chu trình.

A Bộ sinh hơi

B Bộ ngưngtụ

c Bộ bay hơi

D Bộ trao đối khí

E Bộ hấp thụ

F Bộ trao đổi nhiệt (lỏng-lỏng)

N Câp nuôi cho điện trở nung 120W

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

tl Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ hơi sau bộ sinh hơi (A)

t2 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ hơi sau bộ tinh luyện

t3 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ lỏng sau bộ ngưng tụ (B)

t4 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ bay hơi sau bộ bay hơi (C)

t5.Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ dung dịch sau bộ hoăn nhiệt (F)

tó Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ dung dịch loảng sau bộ hoăn nhiệt (F)

t7 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ dung dịch sau bộ hấp thụ (E)

t8 Cặp nhiệt chỉ thị nhiệt độ ngăn lăm lạnh (M)

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

2.4 MÔI CHẤT DÙNG TRONG MÂY LẠNH HẤP THỤ:

Yíu cầu đối với môi chất dùng trong mây lạnh hấp thụ :

Ngoăi môi chất lạnh, mây lạnh hấp thụ còn sử dụng thím một môi chất hấp thụ nữa,gọi chung lă cặp môi chất lạnh Yíu cầu đối với cặp môi chất lạnh trong mây lạnhhấp thụ cũng giống như đối với câc môi chất lạnh khâc lă có tính chất nhiệt động tốt,không độc hại, khó chây, khó nổ, không ăn mòn đối với vật liệu chế tạo mây, phải rẽtiền, dễ kiếm Ngoăi ra cặp môi chất lạnh cần phải :

- Hòa tan hoăn toăn văo nhau nhưng nhiệt độ sôi ở cùng điều kiện âp suất căng xanhau căng tốt, đế hoi môi chất lạnh sinh ra ở bình sinh hơi không lẫn chất hấp thu

- Nhiệt dung riíng của dung dịch phải bĩ, đặc biệt đối với mây lạnh hấp thụ chu kỳ

để tổn thất nhiệt khởi động mây nhỏ

Hiện nay, mây lạnh hấp thụ sử dụng phố biến hai loại cặp môi chất lạnh lă NH3/

H20 vă H20/ LiBr Hiện nay, có một số công trình đê công bố dùng câc chất hấp thụrắn trong mây lạnh hấp thụ chu kỳ như CaCl2, zeôlit, cacbon hoạt tính .nhưng vẫnchưa được sử dụng phổ biến vì tuy chúng có ưu điểm lă không cần thiết bị tinh cất,nhưng do có câc nhược điểm lă : lăm giảm hệ số dẫn nhiệt, sự giên nỡ thế tích quâmức (gấp 10 lần) vă tỏa ra nhiệt lượng rất lớn trong quâ trình hấp thụ dẫn đến lămgiảm đâng kế hệ số hữu ích của thiết bị

Mây lạnh hấp thụ NH3/ H20 có câc ưu điếm sau:

-Tỷ sô ap suất ngưng tụ vă âp suất bay hơi nhỏ

-Có nhiệt độ bay hơi thấp

-Sử dụng nguồn nhiệt thấp (90-120)°C

Nhược điểm:

-Ăn mòn đống, câc hợp kim của đồng

-Trong bình sinh hơi cặp môi chất năy có nhược điếm lă lượng hơi nước cuốn theohơi amniac lớn nín cần bộ tinh cất gđy nín phức tạp vă tốn kĩm

-Không hiệu quả bằng mây lạnh hấp thụ H20/ LiBr vă còn gđy mùi khai, độc hại nếu

xì hở

-Nhiệt độ phđn huỷ của hốn hợp amoniac vă nước thấp nín không thế sử dụng nguồnnhiệt có nhiệt độ cao đế gia nhiệt

CHƯƠNG III : THIẾT KĨ CÂC KÍCH THƯỚC KHUÔN

ĐÂ, BẺ ĐÂ

3.1 LỤ A CHỌN KHUÔN ĐÂ:

Chọn loại khuôn hình trụ, có 2 lõi, đâ được đóng băng giữa 2 lõi

Mục đích : Sản xuất đâ cho nhu cầu giải khât Do đó, kích thước khuđy đâ haykích thước đâ cho phù hợp vă thuận tiện khi tiíu dùng nước đâ

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

Chọn khuôn đâ có:

Đường kính trong của khuôn : +Ớ tiết diện trín : = 10, mm

+ơ tiết diện dưới: = 12, mmĐường kính ngoăi của lỏi khuôn : +Ớ tiết diện trín : = 40, mm

+ơ tiết diện dưới: = 34, mm

Be dăy của khuôn : =0,5 mm

Thanh đâ (sau khi ra khuôn) sẽ đựoc cắt ra từng thỏi đâ dăi từ (50 -ỉ- 70)mm

3.2 XÂC ĐỊNH số LƯỢNG KHUÔN VĂ KHỐI LƯỢNG ĐÂ CHỨA TRONG KHUÔN:

Thế tích chứa toăn bộ khuôn đâ

Khuôn đâ có dạng hình trụ rống nín thế tích của nó được xâc định : V , m3

V =71.

Thể tích đâ tương ứng sẽ lă : V = 80°/0 VKhối lượng đâ tương ứng sẽ lă : Giđ , kg

Giđ=V = 80%.Ji

Gid =0,8.71

Như vậy kích thức khuôn đâ chọn đê thoả mên

3.2.2 XÓC định so lượng khuôn cần dùng cho một mẻ đả: n, khuôn

n =G/Glđ =40/0,45 =100 khuôn

G =40 kg năng suất lăm đâ yíu cầu

3.2.3 XÚC định kích thước trong của bí đâ

Câc kích thước trong của bể đâ : D *R*C

D : Chiều dăi của bể

R : Chiều rộng của bể

c : Chiều cao của bể

Lựa chọn câch bố trí khuôn trong bế:

Bố trí khuôn cần phải đảm bảo nước muối chuyển động trong bể dễ dăng, trânhgđy trở lực lớn, tốn điện năng cho động cơ cânh khuấy, đảm bảo nước muối đồng đều

ở câc vị trí đặt khuôn, lăm đồng đều nhiệt độ của nước muối, tạo điều kiện thuận tiệncho việc đông đâ được đồng đều Mặt khâc, còn phải thuận tiện cho việc bốc dỡ đâbằng thủ công

V V 77^

VV

-1 77'

Vậy câc kích thước của bế đâ:

Chiều dăi của bế đâ

Thiết kẽ mây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Đối với bế đâ có công suất lăm đâ nhỏ, trang bị cho câc cửa hăng ăn uống,quầy giải khât, khâch sạn thì kết cấu cũng như thiết bị căng gọn nhẹ căng thuận tiện

Hệ thống có thể xí dịch, di chuyển được thì kết cấu câch nhiệt, câch ẩm vă chịu lựcgồm những lớp sau: có 3 lớp

Lớp trong cùng: Tiếp xúc trục tiếp với dung dịch nước muối nín điều kiện đặt

ra lă phải chịu được độ ăn mòn, thường lớp năy lăm bằng thĩp tấm (được phủ hay mạ

bề mặt bằng một lớp chịu được độ ăn mòn của nước muối) Hệ thống đang thiết kếnhỏ, do đó có thế chọn vật liệu bằng Inox thay cho thĩp tấm, đảm bảo lăm việc tốttrong điều kiện ăn mòn chi phí cho vật liệu không quâ lớn

Lớp giữa : Lớp câch nhiệt bằng chất dẻo xốp

Lớp ngoăi cùng :Lớp tôn hoa mỏng, bọc kín lớp câch nhiệt vă đóng vai tròcâch đm, ngoăi ra tăng tính thđm mỹ cho bế đâ

Muốn kết cấu vững chắc (chịu được lực) thì có thể dùng thĩp góc đóng vai trò

lă khung chịu lực hoặc gđn tăng cường cứng, chúng được hăn văo chung quanh bể

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Laúnh

4.2 XÂC ĐỊNH CHIỀU DĂY LỚP CÂCH NHIỆT:

Đe duy trì nhiệt độ thấp của một không gian năo đó thì phải câch nhiệt khônggian đó với môi trường bín ngoăi, đế hạn chế dòng nhiệt tốn thất tù' ngoăi văo đếnmức thấp nhất Điều đó được thực hiện bằng câc vật liệu câch nhiệt với câc kết cấuthích hợp

Chiều dăy câch nhiệt được xâc định theo 2 yíu cầu co bản sau:

Vâch ngoăi của kết cấu bao che không được đọng sương

Chọn chiều dăy tối un đế giâ thănh một đơn vị lạnh lă rẻ nhất Bởi vì, giâthănh vật liệu câch nhiệt thường chiếm 24 đến 40 °/o giâ thănh toăn bộ hệ thống Tăngchiều dăy câch nhiệt thì giâ mây, giâ vận hănh tăng vă ngược lại

Chiều dăy câch nhiệt được xâc định tù' biếu thức tính hệ số truyền nhiệt K:

K =Trong đó :

Ktư : Hệ số truyền nhiệt tối ưu , W/m2K

: Hệ sổ toả nhiệt của không khí văo vâch ngoăi tường bể, W/m2K

:Hệ số toả nhiệt của nước muối từ vâch trong văo môi trường nước muối,

w/m2k

: Chiều dăy lớp vật liệu thứ i của vâch câch nhiệt, m: Hệ số dẫn nhiệt của lớp thứ i, W/m.K

:Chiều dăy lóp câch nhiệt, m

:Hệ số dẫn nhiệt của lớp câch nhiệt, W/mK

Ktư :Hệ số truyền nhiệt tối ưu qua vâch phụ thuộc văo nhiệt độ buồng lạnh.Nhiệt độ trung bình của nước muối ti=tm , Chọn theo loại đâ sản xuất Với đâ trongsuốt thì: Chọn ti= -8 Theo [[ TL2-Tr63],]

Với ti năy tra bảng 2 TL2 được Ktư= 0,28 W/m2K

Chọn nhiệt độ môi trường lă: tmt=37,7 (nhiệt độ thâng nóng nhất Đă Nằng)

Theo bảng 3.17[TL4-Tr65], hệ số toả nhiệt bề mặt ngoăi của vâch ngoăi:

=23,3 W/m2K

+Bđy giờ ta chỉ việc xâc định hệ số toả nhiệt của vâch trong:

Trường hợp năy thuộc loại nước muối trao đối nhiệt đối lưu cưỡng bức với bềmặt vâch thẳng đứng (tấm đứng) nhờ câch khuấy

Câc thông số cho việc tính toân:

Ta sử dụng dung dịch muối NaCl, vì nó rẻ tiền dễ kiếm

STT Tên gọi Hệ số dẫn nhiệt Chiều dày Chức năng

1 LỚ45,0,0Bả

7 p 35 00 otôn0 05 vệ

ho 35aLóp

58 0,0ch

03 ẩm

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Chiều dăy lớp câch nhiệt:

hình 4.4: cấu tạo đây bế đâ

Do nền bể có cấu trúc kiểu nền lửng (hở mặt đất) Bín dưới nền được sưởi ấmbởi dòng không khí nóng đối lun tự nhiín nín nền bế không xảy ra hiện tượng đóngbăng

Cũng do kết cấu lă nền lửng nín chiều dăy câch nhiệt của nền cũng được chọnđúng bằng chiều dầy câch nhiệt của tường tóc lă :

Errorĩ Bookmark not defỉned.=0,123 m

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

4.3 KĨT CẤU CÂCH ẲM:

Lớp câch nhiệt được bao bọc bởi lớp Inox vă lớp tôn kín nín kết cấu đượcxem lă câch ẩm hoăn toăn, vấn đề ở chồ lă câc mối ghĩp (tiếp xúc) phải hoăn toănkín khít, đảm bảo chặn đứng câc dòng ẩm khuếch tân văo lớp câch nhiệt, gđy nấmmóc, thối rữa, phâ huỷ lóp vật liệu câch nhiệt

4.4 TÍNH KIỈM TRA ĐỌNG SƯƠNG:

Đế trânh hiện tượng đọng sưong trín bề mặt ở phía nhiệt độ cao, thì nhiệt độ trín bềmặt tường phải cao hơn nhiệt độ đọng sương ở điều kiện môi trường tính toân

Điều kiện trânh hiện tượng đọng sương trín bề mặt: theo [TL2-Tr66]:

Ktt< Ks

Trong đó: Ktt :Hệ số truyền nhiệt thực: 0,23 W/m2K

Ks = Kmax- hệ số truyền nhiệt lớn nhất đế vâch ngoăi không bị đọng sương

Ks=0,95Với: =23,3W/m.k0,95- Hệ số an toăn

tg= Nhiệt độ đọng sương không khí ấm tra đồ thị Moiler h- d củakhông khí ẩm ở âp suất khí quyển theo [TL2-Tr9], với (t,) ta được: ts=33°c

Ks= 0,9523,3 =2,18 W/m2K

Do đó: Ks>Ktt Vậy bề mặt vâch ngoăi của bế đâ đảm bảo, không bị đọng sương

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

CHƯƠNG V:

TÍNH NHIỆT BẺ ĐÂ

Việc tính toân nhiệt bể đâ nhằm xâc định tổng tổn thất lạnh để sản xuất 1 kg đâ

Đế từ đó lăm cơ sở cho việc tính toân năng suất lạnh vă thiết kế thiết bị trao đối nhiệt

có năng suất lạnh cho phù họp

Tổn thất lạnh của bế đâ bao gồm câc tổn thất sau: Qo= Q1+Q2

Trong đó: -Qi: tổn thất lạnh ra môi trường xung quanh

-Ọ2: tổn thất lạnh do đông đâ vă lăm lạnh khuôn

-Q3: tổn thất lạnh do vận hănh

5.1: TỔN THẤT LẠNH RA MÔI TRƯỜNG XƯNG QUANH, Qi:

Ql=Qll + Ql2+Ọl3

Trong đó: - Q11: tốn thất nhiệt qua tường

- Qi2- ton thất nhiệt qua nền

- Q13: tổn thất nhiệt ở nắp bế đâ

5.1.1 Tốn thất qua tường bế đâ, Q u :

hinh5.1ĩ kết cấu tường bế đâ

Tốn thất lạnh qua tường bế đâ dưới được xâc định theo công thức :

Qii = Kt.Ft.tt ; [ w ]

Trong đó :

- Kt :Hệ số truyền nhiệt thực qua tường bế đâ

Kt = 0,29 W/m2K theo kết quả tính toân trín (mục 4.2)

- Ft : Diện tích tường bao bể đâ, m2

Thiết kẽ mây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

5.1.2 Ton thất nhiệt qua đây, Q 12 :

Lop inox Lỏp câch nhiệt

hinh5.2: kết cấu đây bế đâNhư đê trình băy ở mục (3.5) Ket cấu nền bế theo kiếu sđn lửng nín dòng nhiệt quanền bế sẽ được tính như ở vâch ngoăi

Trong đó:

Ọ12 — Kn.Fn.Atn

- Kt Hệ số truyền nhiệt thực qua đây bế

Kn=Kt =0,29 [W/m2k] theo tính toân trín mục 4.2

- Fđ : Diện tích đây bể

Fđ = D.R =1,241,18=1,4632 [m2]

- Ă tđ : Độ chính lệch nhiệt độ

A t„ = 37,7-(-8)=45,7 °cVậy: Q12 =0,29 1,463245,7=19,39 [W]

Thiết kẽmây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

4 - Môi trường nước muối

Dòng nhiệt qua nắp bế được tính :

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Laúnh

Tra như đối với trường hợp bề mặt trong của trần của buồng đối lưu tự nhiín

Hệ số truyền nhiệt qua nắp bế đâ :

Kn w/m.k

Vì nước muối tiếp xúc với lớp đệm không khí nín hiệu sổ nhiệt độ tính toân theocông thức sau:

Error! Bookmark not defincd._ nhiệt độ tính toân của nước muối

Error! Bookmark not defìned._ nhiệt độ tính toân của không khí bín ngoăi

Error! Bookmark not detìned.- hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che đối

với không khí ngoăi trời

Vì phòng đệm không thông với khí trời nín, =0,6 theo [TL14-Tr439]

Nín 27,42 °c

V ậy tổn thất nhiệt qua nắp bể : Q 13=2,481,463227,42 =99,5 w

Tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che : Qi = 38,48+19,39+99,5=157,4W

Quâ trình lăm lạnh nước ban đầu có nhiệt độ tmt xuống đến 0°c

Quâ trình hoâ rắn (đông thănh đâ) ở -4°c

Quâ trinh quâ lạnh đâ xuống đến nhiệt độ tđ Mục đích quâ lạnh đế : Đâtan chậm hơn , tinh thí đâ chắc hơn vă khi tan cho một lượng lạnh lớn hơn

CpW : kj/kgK nhiệt dung riíng đắng âp của nước

Cpw =4,18 kj/kgK

r : Nhiín ẩn nóng chảy của đâ , kj/kg r = 335 KJ/kg

Cpi= 2,1

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến Laúnh

td : Chọn bằng-4°c tức quâ lạnh xuống- 4°c

ÍH20: Nhiệt độ nước ban đầu khi văo khuôn, tuỳ thuộc nguồn nước sửdụng.Nước sản xuất đâ lấy từ mạng nước thănh phố đê qua xử lí, lấy lớn hơn nhiệt độtrung bình năm từ 3 -ỉ- 4°c

ÍH20 = ttbnăm + (3 + 4)°c ttbnăm= 25,5°c (tra bảng 1-1 , cột 3 [TL2- Tr 8])

độ chính lệch nhiệt độ lấy 3,4 °c

ÍH20 =25,6 +3,4 = 29°cVậy q2i= 4,18( 29-0) +335 + 2,1(0 - (-4)) = 464,62 KJ/kg

n =100 : Số lượng khuôn đâ trong một mẻ

Grê Lượng đâ mất đi khi rả đâ ứng với một khuôn đâ

G =40 kg :Năng suất lăm đâ của bế

Thanh đâ hình trụ khối, rỗng ruột nín :

G l r ê =

Fi F2 :Diện tích bề mặt ngoăi vă trong của thanh đâ

: khối lượng riíng của đâ , =914 kg/m3

Fi= 7T.đ

F2= 7I.dHay Girê = 7ĩhd

hd :Chiều cao thanh đâ

Vì vđ = 0,8.v nín hd=0,8.h = 0,8.500 = 400 mm

Do đó : Girê = 914.( 0,039 + 0,01).7t.0,4 0,0005 = 0,028 kg

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Độ dăy thănh khuôn = 0,5 mm

Tra phụ lục 33, [TL4- Trói7]

Khối lượng riíng của vật liệu : =7900 kg/m3

Nhiệt dung riíng của vật liệu : CK = 0,46 kj/kgK

: Hiệu suất của động cơ

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

N :Công suất của động cơ

N vă lấy theo câc giâ trị định hướng,, [TL2- Tr 87]

NÊNG SUẤT LẠNH CỦA DĂN BAY HOI: Qo, KW

Qo : Bao gồm năng suất lạnh của dăn lạnh, tốn thất đường ổng, thiết bị văphần dự trữ

Qo= 1,05 QBĐ theo [TL2-Ừ92]

=1,0516,7086=17,54 KW

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

CHƯƠNG VI :

6.1. TÍNH CÂP THIĨT CỦA ĐỈ TĂI:

Trong thời đại ngăy nay, vấn đề tận dụng nguồn năng lượng tự nhiín vă bảo vệmôi trường đang có tính cấp thiết trín toăn thế giới như sử dụng năng lượng gió, thuỷnăng .V V vă đặc biệt lă sử dụng năng lượng mặt trời Theo tính toân của câc nhăkhoa học hăng năm mặt trời truyền cho trâi đất một lượng năng lượng gấp 10 lần sovới trữ lượng của tất cả câc nguồn năng lượng trín trâi đất Vì vậy, việc sử dụng nănglượng mặt trời có ý nghĩa rất lớn, nhất lă đối với nước ta, một nước nhiệt đói (theo sổliệu khí tượng ở Viít Nam, số giờ mặt trời trung bình lă 2500 giờ)

Theo ý kiến của của câc nhă nghiín cứu, việc sử dụng năng lượng mặt trờithănh nhiệt năng thì hiệu quả hơn nhiều so với thănh co năng hay điện năng Hiệnnay ở nước ta, năng lượng mặt trời mới được sử dụng phổ biến đế đun nước nóngtrong sinh hoạt Tuy nhiín, văo mùa đông lă thời điếm cần nước nóng nhất thì không

có mặt trời nhiều Vì vậy, ta tập trung nghiín cún việc sử dụng năng lượng mặt trời

đế ứng dụng văo điều hoă không khí vă sản xuất nước đâ

Trong khuôn khố của đề tăi năy, ta nghiín cứu vă tính toân mô hình mây lạnhhấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời đế sản xuất nước đâ Ngoăi ra mây lạnh hấp thụnăy vẫn sử dụng được câc nguồn năng lượng thừa, phế thải khâc (có có nguồn nhiệtthấp)

6.2.LựA CHỌN PHƯƠNG ÂN MÂY LẠNH:

6.2.1 Phương ản đốt nóng trực tiếp hay dâng tiếp:

Phương ân đốt nóng trực tiếp có hiệu quả cao hơn, bởi vì không có tổn thấtnhiệt qua câc thiết bị trung gian, thiết bị đơn giản hơn, vốn đầu tư vă tính phức tạp íthơn so với phương ân đốt nóng giân tiếp Tuy nhiín, ở đđy ta chọn phương ân đốtnóng giân tiếp dùng nước lăm chất tải nhiệt bởi vì, đế có thế sử dụng được câc nguồnnăng lượng trong những ngăy trời không có ânh nắng vă những lúc hết mặt trời trongngăy để duy trì độ ổn định hoạt động của mây lạnh

6.2.2 Phương ân mây lạnh 1 cấp hay 2 cấp:

Mây lạnh hấp thụ 2 cấp có tính hiíu quả hơn mây lạnh hấp thụ 1 cấp, nhưng

hệ thống mây lạnh hấp thụ 2 cấp phức tạp vă chi phí đầu tư nhiều, nín hiện nay mâylạnh hấp thụ 2 cấp sử dụng năng lượng mặt trời ít được sử dụng Do đó trong đề tăinăy, ta chọn mây lạnh hấp thụ 1 cấp

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

6.3 CHỌN MỒ HÌNH MÂY LẠNH HẤP THỤ:

Một vấn đề đặt ra ở đđy lă thời gian có mặt trời trong ngăy không dăi (khoảng

10 giò), trong khi nhu cầu nuớc đâ trong sinh hoạt có thể kĩo dăi đến đím vă lúc sângsớm (uống cafe)

Trong đề tăi năy ta chọn phuơng ân giải quyết như sau:

Chọn khuôn đâ loại 0,45 kg có cấu tạo 2 lỏi:

Lỏi trong có đường kính (Ị>1 = 10 mm, (Ị)p = 12 mm

Lỏi ngoăi có đường kính ộ2= 40 mm, ộ2’ = 36 mm,

Chiều cao của lỏi : 1 = 0,8500 = 400 mm

Đđy lă khuôn trong mây sản xuất nước đâ sạch đang phô biến trín thị trường,

có thời gian đông đâ khoảng 25 phút

Để mây lạnh hấp thụ có thể hoạt khi hết ânh nắng mặt trời, để có thể sản xuấtnước đâ thím một văi mẻ hoặc duy độ lạnh trong bể đến khi xuất đâ văo sâng hômsau, ta dùng thím một bình tích đặt sau thiết bị ngưng tụ, một bình thu đặt sau thiết bịhồi nhiệt II vă tăng thể tích chứa ở thiết bị hấp thụ Ban ngăy, cường độ bức xạ nănglượng mặt trời nhiều, lượng amoniăc bốc hơi nhiều Sau khi ngưng tụ tại thiết bịngưng tụ, nó sẽ được tích góp lại tại bình tích đế có thế duy trì cấp lỏng môi chất chothiết bị bay hơi thím một thời gian khi hết ânh nắng mặt trời Bình thu dùng đế chứadung dịch loêng đế khi văo ban đím ta dùng dung dịch loêng năy hút hơi sinh ra ởthiết bị bay hơi văo ban đím khi dăn bay hơi hoạt động Thiết bị hấp thụ vừa đóngvai trò lă thiết bị hấp thụ vừa lă bình chứa dung dịch đậm đặc khi dung dịch loênghấp thụ hơi NH3 sinh ra tại thiế bị bay hơi về Do đó thiết bị hấp thụ có thế tích lớnhơn thể tích câc bình hấp thụ có cùng công suất không có dự trữ

Từ những phđn tích trín, ta chọn mô hình mây lạnh hấp thụ sử dụng nănglượng mặt trời sản xuất nước đâ như sau:

♦ Sử dụng cặp môi chất lă NH3/H20

♦ Đốt nóng giân tiếp dùng nước lăm chất tải nhiệt

♦ Mây lạnh 1 cấp

♦ Có thím một bình chứa lỏng cao âp, bình chứa dung dịch loảng

♦ Do nguồn gia nhiệt từ năng lượng mặt trời có nhiệt độ thấp, nín đếtăng hiệu suất lăm lạnh, ta dùng nước giếng khoan đế giải nhiệt (nước giếng khoan cónhiệt độ luôn ốn định vă có nhiệt độ thấp hơn so với câc nguồn nước như nước bềmặt ,mạng nước thănh phố) cho thiết bị hấp thụ vă thiết bị ngưng tụ Đe giảm bớt tốnthất nước lăm mât ta cho nước lăm mât sau khi đi qua thiết bị hấp thụ ta đưa lín thiết

bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ ở đđy ta dùng thiết bị ngưng tụ kiểu dăn ngđm trong bếnước Bởi vì, khi ta ngđm thiết bị ngưng tụ trong bể nước thì độ chính nhiệt độ củanước văo vă ra lă thấp từ (1H-2)°C, sẽ lăm cho nhiệt độ ngưng tụ tk thấp

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

♦ Do có lượng hơi nước rất lớn cuốn theo hơi amoniăc tại thiết bị sinhhơi, nín cần có thím bộ chưng cất đế tinh luyện hơi amoniăc Chúng ta đề xuất mộtphương ân nhằm trânh dùng nước lăm mât bộ tinh luyện gđy cồng kềnh tốn kĩm, đó

lă dùng dung dịch đậm đặc sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ để lăm mât bộ tinh luyện.Đđy thực chất lă dùng như bình hồi nhiệt vừa lăm tăng thím hiệu suất của hệ thống

♦ Đe duy trì độ ốn định hoạt động của mây lạnh trong những ngăy trờirđm mât, ta dùng thím một lò nung nước nóng đế dự phòng

♦ Tuy hơi NH3 sinh ra sau thiết bị bay hơi không có lỏng cuốn theonhưng đế tăng hệ số lăm lạnh của chu trình ta cho hơi NH3 sinh ra sau thiết bị bay hơi

đi qua thiết bị hồi nhiệt trao đối nhiệt với lỏng NH3 trước khi qua van tiết lưu Mặt

dù, ta dùng thím thiết bị hồi nhiệt I tốn kĩm thím thiết bị hồi nhiệt I vă lượng nướclăm mât tại thiết bị hấp thụ cũng tăng lín, nhưng hiệu quả của việc lăm quâ lạnh lỏngtrước khi qua van tiết lưu cao hơn Trao đối nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt I lă giữa lỏng

vă hơi NH3 nín ta chọn thiết bị hồi nhiệt ống xoắn nằm ngang, lỏng NH3 đi bín trongống, hơi đi bín ngoăi không gian của bình

♦ Đế giảm bớt lượng nước lăm tại thiết bị hấp thụ ta cho dung dịch loêngtrước khi về thiết bị hấp thụ ta cho dung dịch loêng đi qua thiết bị hồi nhiệt II Tạiđđy dung dịch loêng được lăm mât, dung dịch đậm đặc được đốt nóng thím Dungdịch đậm đặc được đốt nóng thì ta giảm được lượng nhiệt cấp cho dung dịch đậm đặctại thiết bị sinh hơi Do trao đối nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt lă của hai dung dịch lỏngnín ta chọn thiết bị hồi nhiệt II có cấu tạo ống lồng ống

Mô hình mây lạnh hấp thu 1 cấp NH3/H20:

Thiết kẽmây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn Laúnh

Ghi chú :

NT :Thiết bị ngưng tụ

HN 1 : Thiết bị hồi nhiệt I

TL : Van tiết lưu

TLDD: Tiết lưư dung dịch

BH : Thiết bị bay hơi

HT : Thiết bị hấp thụ

TL’ : Thiết bị tinh luyện

SH :Thiết bị sinh hơi

HN II:Thiết bị hồi nhiệt II

Thiết kẽmây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Laúnh

CHƯƠNG VII:

LẬP PHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÂN CÂC

THÔNG SÓ VẬT LÝ

Qua chỉnh lý câc số liệu thực nghiệm vă câc số liệu tra bảng đối với dung dịch

động lực học vă nhiệt vật lý học của dung dịch NH3/H2O có nồng độ amôniac trongdung dịch như sau :

♦ Entanpi pha lỏng của dung dịch: ỉ| = (l-ệ).in +£.ina- qhh (1.1)

Trong đó:

a=-2103,50+4669,964-20228,342+5650743-80989,9 44+55286,54s14361,446

-b=5,65208-7,031704+37,901842-l 02,9124V182,170645+18,411346

35,7894“-♦ Nồng độ khối lượng hơi amôniăc trong pha hơi:

c=-6571,06+39,9544.T-0,243781.10'2.T2+0,39792.10'6.T3

-22,7722.P-0,4979.10'7.p2 +8286,02.+0,172363.10_1.p T+0,77344.10"6.P.T2T.lnP

Thiết kẽ mây tạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

- 0,2i4.i0'3.t2)4] [(i-ặ)4 + ((i-4)4)2]

♦ Nhiệt dung riíng của dung dịch:

NHIỆT

•

Trong mây lạnh hấp thụ NH3/H2O, hồn hợp dung dịch NH3 vă H20 có nhiệt

độ phđn huỷ thấp Do đó không thế sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ cao để gia nhiệt.Thường nhiệt độ nguồn nhiệt không nín cao quâ 160°c Hơn nữa, trong bình sinhhơilượng nước cuốn theo nhiều nín nhiệt độ gia nhiệt cho dung dịch thường khôngcao quâ 120°c để trânh lượng nước ngưng hồi lưu quâ nhiều vă thiết bị tinh cất quâcồng kềnh

Trong đề tăi năy, ta dùng năng lượng mặt trời nung nóng nước vă sau đónước được đưa đến gia nhiệt cho thiết bị sinh hơi.Nhiệt độ gia nhiệt cho thiết bị sinhhơi tu = 95°c

Thiết kẽmây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trờiđếsản xuất đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

nhận nhiệt của hon hợp hơi trong thiết bị năy vă tiếp tục về thiết bị hồi nhiệt II nhận

nhiệt của dung dịch loêng từ thiết bị sinh hơi về bình hấp thụ vă nóng lín sau đó đưavăo thiết bị sinh hơi Ớ thiết bị sinh hơi dung dịch tiếp tục nhận nhiệt của nguồn nướcnóng, dung dịch đậm đặc sôi lín vă sinh hơi Hơi sinh ra có lẫn một lượng hơi nướccuốn theo vă được đưa văo thiết bị tinh luyện Dung dịch đậm đặc sau khi sinh hơicòn lại dung dịch loêng, dung dịch loêng trước khi về thiết bị hấp thụ đi qua thiết bị

hồi nhiệt II nhê nhiệt cho dung dịch đậm đặc vă qua van tiết lưu đế giảm âp Hơi sinh

ra qua thiết bị tinh luyện, ở đđy hơi nhê nhiệt cho dung dich đậm đặc lăm mât Donước có nhiệt độ ngưng tụ cao hơn NH3 nín lượng nước cuốn theo ngưng tụ lại vă đi

về thiết bị sinh hơi Hơi NH3 tinh khiết được đưa về thiết bị ngưng tụ Tại thiết bịngưng tụ, hơi NH3 nhê nhiệt cho nước lăm mât vă ngưng tụ lại thănh lỏng cao âp vă

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

về bình chứa cao âp Đế giảm tốn thất lạnh cho chu trình tại dăn bay hơi, ta cho lỏngcao âp qua van tiết luu vă về băn bay hơi Tại thiết bị bay hơi lỏng NH3 nhận nhiệtcủa chất tải lạnh (nu'ớc muối) sôi vă bay hơi Hơi năy đi về thiết hấp thụ vă đượcdung dịch loêng hấp thụ đế trở thănh dung dịch đậm đặc Dung dịch đậm đặc đượcbơm bơm lín thiết bị tinh luyện đế tiếp tục chu trình mới

8.1.2 Tính toân chu trình mảy lạnh hấp thụ:

Mục tiíu xâc định câc điểm nút của chu trình vă xâc định câc phụ tải nhiệt của câcthiết bị trao đổi nhiệt của mây lạnh hấp thụ NH3/H2O một cấp dùng cho bế đâ

• Chọn môi trường giải nhiệt lă nước giếng khoan vì dùng nước giếng khoan giảmđược chi phí đầu tư do không dùng thâp giải nhiệt, quạt giải nhiệt Nước giếng cónhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường nín căng lăm giảm nhiệt độ ngưng tụ tăng

hệ số lạnh của chu trình, do hệ thống nhỏ nín lượng nước tiíu hao cho không lớnchi phí vận hănh chỉ lă bơm giếng so với dùng bơm vă quạt giải nhiệt Ta dùngnước giếng khoan đế giải nhiệt vì nước giếng khoan có nhiệt độ ốn định trong cảnăm (mùa hỉ vă mùa đông) vă có nhiệt độ thấp so với câc nguồn nước sông hồ,mạng nước thănh phố Theo [TL2-tr7] ta sử dụng nước giếng khoan không tuầnhoăn có thế lấy cao hơn hoặc bằng nhiệt độ trong bình hằng năm,tra bảng theo[TL2-tr8] ta có nhiệt độ trung bình hằng năm tại Đă Nằng

Thông số lăm việc

Chọn nhiệt độ ra của nước tải lạnh tm2 theo [TL4-trl02] : tm2= -8°c

Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh thấp hơn nhiệt độ của nước muối tải nhiệt từ

to=tm2-to

t0=-8 -4= -12°c

âp suất bay hơi: P0=2,62 Bar Theo công thức (2.1) trín

Nhiệt độ ngưng tu :

Thiết bị lăm mât bằng nước nín:

Trong đó : hiệu nhiệt độ ngưng tụ yíu cầu [TL2 - trl58], chọn tk=6°c

: nhiệt độ nước lăm mât văo khỏi thiết bị ngưng tụ, twl=25,6°c

: nhiệt độ nước lăm mât ra khỏi thiết bị ngưng tụ

do đó:

=>°c

Nhiệt độ nước gia nhiệt:

Nhiệt độ nước gia nhiệt văo: tHi= 95 °c

Nhiệt độ nước gia nhiệt ra : ÍH2=tHi-2= 95-2=93°C theo [TL2-Trl58]

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

Laúnh

th nhiệt độ của dung dịch lỏng trong thiết bị sinh hơi : th=tH 1 -5 theo [TL1-Trl08]

■=> th = 95-5= 90°c

Xâc định câc điếm nút của chu trình:

Sơ đồ nguyín lý của mây lạnh hấp thụ l cấp NH 3 /H 2 O

Đầu tiín giả thiết rằng quâ trình tinh luyện được tiến hănh cho đến khi chỉ còn hơi

NH3 tinh khiết với Theo công thức (2.1)

to=-12°C => Po= Pa= 2,620 Bar

tk= 32°c => p k = p h = 12,376 Bar

Điếm 10: Trạng thâi dung dịch đậm đặc ra khỏi thiết bị hấp thụ lă giao điếm của:

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

P10=Po= 2,620 MPa

t10=tk=32°c

Theo công thức (2.1) ta suy ra được nồng độ của dung dịch: r=0,425

Vă công thức (1.1) suy ra entanpy của dung dịch đậm đặc : hio= 43,69 KJ/kg

Diím 7 : lă điếm dung dịch loảng ra khỏi thiết bị sinh hơi về thiết bị hấp thụ lă giao

điếm của :

p7= pk= 12,376 bar

t7=th= 90 °c

Theo công thức (2.1) ta suy ra được nồng độ của dung dịch: a=0,398

Vă công thức (1.1) suy ra entanpy của dung dich loảng: h7=301,27 KJ/kgVùng khử khí:

Vậy chu trình mây lạnh hấp thụ hoạt động được

Trạng thâi NH3 tại điểm 2, điểm 5 lă trạng thâi lỏng bảo hoă vă hơi bảo hoă khô

Điếm 2\ Trạng thâi lỏng NH3 ra sau thiết bị ngưng tụ :

Xâc định nhiệt độ ra khỏi thiết bị hồi nhiệt I:

Phương trình cđn bằng nhiệt:

h5+h2=h3+h6

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điễn

nhiệt dung riíng của lỏng NH3 ở 32 °c

nhiệt dung riíng của hơi NH3 ở -12 °c

Do đó: t3-=7,8 °c

Điếm 4 : Trạng thâi lỏng NH3 sau khi ra khỏi tiết lưu: t4=-12°c , h4=h3

Entanpy của lỏngNH3 sau tiết lưu => h4=253,44 KJ/kg

Gọi , ,

Trong đó d, r, a: lă câc đại lượng lưu lượng không thứ nguyín

Lưu lượng môi chất lạnh được tính :

md=

Trong đó

Error! Bookmark not dẻined • nang suat lạnh 0, Qo 17,54 K.AV

Error! Bookmark not dẻined.: năng suất lạnh riíng 0, q0= h5- h4=

: thế tích riíng của dung dịch đậm đặc [TL8-Ừ35]

Do đó:

Công tiíu tốn của bơm:

vì nhỏ so với câc năng lượng khâc nín bỏ qua

Error! Bookmark not defíned.n=r = 0,408

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến

Laúnh

tn=tio=320C

hii=h,o= 43,69 KJ/kg

Nồng độ khối lượng hơi amoniac trong pha hơi h:

Gọi điếm 1 a lă điếm biếu diễn pha hơi ở trạng thâi cđn bằng với pha lỏng có :

th=90°c

=0,408

•=> Từ (3.1) suy ra nồng độ khối lượng hơi amoniac trong pha hơi:

Error! Bookmark not defined.h=0,962

Điếm 14: Hổn hợp hơi sau thiết bị sinh hơi lă hơi bảo hoă:

Mặc khâc: âp suất riíng phần của hơi nước: Theo [TL5-trl8]

Trong đó: thănh phần thể tích của hơi

Phh= 12,376 bar : phđn âp suất của hỗn họp.

: thănh phần khối lượng của hỗn hợp sau bình sinh hơi lă h=0,962 nín:

Điếm 7: Trạng thâi hơi NH3 ra sau khi ra khỏi thiết bị tinh luyện

Do được lăm mât trong hon hợp nín nhiệt độ của hơi NH3 ra khỏi thiết bị tinh luyệnbằng nhiệt độ nước ngưng

Do đó: ti=ti5=78,34 c

p[=pk= 12,376 bar

Thiết kế mây lạnh hấp thụ sửdụng nđng lượng mặt trời để sản xuắ đâ sạch Khoa CN Nhiêut - Điến Laúnh

d=l

Theo công thức (2.1) suy ra được: entanpy của hơi NH3

hi=l 610,25 KJ/kg

Điếm 12: Trạng thâi của dung dịch đậm đặc ra khỏi thiết bị tinh luyện:

Phương trình cđn bằng tại thiết bị tinh luyện

=>

Trong đó:

- Lưu lượng nước hồi lưu tạo ra ở thiết bị ngưng hồi lưu không thứ nguyín

Vậy

Suy ra nhiệt độ dung đđm đặc ra khỏi thiết bị tinh luyện

Cđn bằng nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt IITrong đó :

, inhiệt dung riíng của dung dịch loảng vă dung dịch đậm đặc.:lưu lượng khối lượng của dung dịch loảng vă dung dịch đậm đặc

Nín:

Do đó hiệu nhiệt độ nằm ở đầu lạnh

Điếm ff:lả trạng thâi loảng chưa sôi có câc thông số sau:

p8=12,376 bar

Điếm 13: lă trạng thâi của dung dịch đậm đặc khi văo bình sinh hơi

■=> Suy ra entanpy của dung dịch: hi3

>=>

Điếm 9: Dung dịch loảng sau khi tiết lưu dung dịch:

t9=t8=45°c => suy ra entanpy h9=h8=66,92 KJ/kg

Ket quả tính toân được biểu diễn trong bảng sau:

8 Du38,12,0,366,

ng 6 37 98 92

hrakhỏibìnhHN

II