CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ COLLECTOR 81 5.1 Collector tấm phẳng 81 5.2 Collector dạng ống hút chân không 83 5.3 Collector dạng tập trung 84 5.4 Phân tích lựa chọn phương án. 85 5.5 Tính toán kích thước của collector: 87 5.6 Nhiệt lượng cần cung cấp cho collector 90 5.6 .1 Nhiệt lượng cần thiết để làm cho 2,02 kg NH3 bay hơi. 90 5.6.2 Tổn thất nhiệt của collector: 92 5.6.2.1 Tổn thất nhiệt ở phía trên của collector. 92 5.6.2.2 Tổn thất nhiệt phía dưới: 94 5.7 Bức xạ trung bình collector nhận được trong một ngày. 94 5.8 Tính kiểm tra khả năng giải nhiệt vào ban đêm của collector 95 CHƯƠNG VI: CÁC DẠNG THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 98 6.1 Phân loại thiết bị ngưng tụ: 98 6.1.1 Bình ngưng ống chùm nằm ngang 98 6.1.2 Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng: 102 6.1.3 Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống 103 6.1.4 Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản 105 6.2 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước và không khí 106 6.2.1 Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi 107 6.2.2 Dàn ngưng kiểu tưới 108 6.3 Dàn ngưng giải nhiệt bằng không khí 110 6.3.1 Dàn ngưng đối lưu tự nhiên: 110 6.3.2 Dàn ngưng đối lưu cưỡng bức: 111 6.4 Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ: 112 CHƯƠNG VII : CÁC DẠNG THIẾT BỊ BAY HƠI VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ BAY HƠI 118 7.1 Phân loại thiết bị bay hơi: 118 7.2 Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng 119 7.2.1 Bình bay hơi làm lạnh chất lỏng: 119 7.2.2 Dàn lạnh panen 121 7.2.3 Dàn lạnh xương cá: 122 7.2.4 Dàn lạnh tấm bản: 123 7.3 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí 124 7.3.1 Dàn lạnh đối lưu tự nhiên 124 7.3.2 Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức 125 7.4 Thiết kế thiết bị bay hơi 126 7.4.1 Cấu tạo 126 7.4.2 Nguyên lý làm việc 127 7.4.3. Tính diện tích trao đổi nhiệt trong dàn bay hơi: 127 7.4.4 Kích thước khuôn đá và bể đá: 132 CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO MÁY LẠNH HẤP THỤ LOẠI GIÁN ĐOẠN 134 8.1 Mô tả chung: 136 8.2 Lắp đặt 138 8.3 Kết nối: 139 8.3.1 Kết nối điện 139 8.3.2 Kết nối đầu dò 140 8.4 Các phương án điều khiển: 141 8.4.1 Phương án 1: 141 8.4.2 Phương án 2: 143 8.4.3 Phương án 3: 144
Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG CHƢƠNG V: TÍNH TỐN THIẾT KẾ COLLECTOR Collector mặt trời thiết bị dùng để hấp thụ xạ mặt trời chuyển lƣợng thành nhiệt sử dụng đƣợc Có nhiều loại collector mặt trời nhƣng có loại thƣờng đƣợc dùng loại collector dạng phẳng, dạng ống hút chân khơng loại tập trung Trong loại nêu xét chi phí đầu tƣ hiệu suất làm việc collector mặt trời dạng phẳng loại đƣợc sử dụng phổ biến 5.1 Collector phẳng Colector dạng phẳng có cấu tạo ngun lý vận hành tƣơng đối đơn giản Nó chuyển biến xạ mặt trời thành nhiệt thơng qua hấp thụ đặt bên khối hình hộp Nó đƣợc đặt mái nhà nơi có ánh sánh chiếu đến Nó khơng đòi hỏi thiết kế đặc biệt nhƣ loại ống hút chân khơng hay loại tập trung Có thiết bị collector mặt trời dạng phẳng: Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 81 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Hình 5.1 Cấu tạo collector phẳng Lớp phủ suốt kính platic đƣợc đặt hấp thụ nhiệt khoảng Khoảng thƣờng khơng lớn để ngăn chặn đƣợc lƣợng xạ nhiệt tổn thất ngồi Các tia xạ mặt trời xun qua lớp phủ suốt nhờ hiệu ứng nhà kính bị chuyển biến thành lƣợng nhiệt hấp thụ Tuy nhiên lớp phủ suốt phản xạ lại phần nhỏ ánh sáng mặt trời chiếu tới nhƣ lƣợng khơng đáng kể Những tia có mức lƣợng cao có bƣớc sóng ngắn đƣợc giữ lại nhờ lớp phủ suốt Bề mặt hấp thụ hấp thụ lƣợng nhiệt qua phủ Thƣờng đƣợc làm đen để nâng cao khả hấp thụ hạn chế khả phản xạ Collector phẳng đạt đến nhiệt độ khoảng 2000C mà khơng có dòng lƣu chất chuyển động qua, vật liệu làm collector phải chịu đƣợc nhiệt độ Vì vậy, bề mặt hấp thụ thƣờng đƣợc chế tạo vật liệu kim loại nhƣ đồng thép nhơm Vỏ collector đƣợc làm plastic, kim loại gỗ Lớp Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 82 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG phủ suốt phải đƣợc bịt kín nhiệt khơng ngồi đƣợc bụi, trùng độ ẩm bên ngồi khơng xâm nhập vào Lớp cách nhiệt đƣợc bao bọc phía dƣới xung quanh bề mặt hấp thụ Sự cách nhiệt để tránh tổn thất nhiệt qua vách.Tất phận đƣợc bao bọc vỏ hình hộp chữ nhật Collector mặt trời dạng phẳng đƣợc phân loại theo loại mơi trƣờng trao đổi nhiệt mà chúng sử dụng Có loại collector phẳng loại trao đổi nhiệt chất lỏng loại trao đổi nhiệt khơng khí Chất lỏng đƣợc dùng nƣớc hay silicone vài chất lỏng khác Loại trao đổi nhiệt khơng khí hoạt động tƣơng tự với loại trao đổi nhiệt chất lỏng Nhƣng suất nhỏ loại trao đổi nhiệt chất lỏng Cần khoảng 3500 feet3 khơng khí để vận chuyển lƣơng nhiệt tƣơng đƣơng với feet3 nƣớc Do kích thƣớc collector trao đổi nhiệt khơng khí thƣờng lớn kích thƣớc collector trao đổi nhiệt chất lỏng cơng suất Nhiệt độ tối đa collector phẳng 1200C Tuy nhiên nhiệt độ cao hiệu suất collector giảm 5.2 Collector dạng ống hút chân khơng Sự đối lƣu khơng khí collector gây tổn thất nhiệt đƣợc khắc phục cách trì độ chân khơng bề mặt hấp thụ phủ suốt Nhƣng áp suất khơng khí xung quanh lớn ln tìm cách xâm nhập vào bên Và nhƣ thật khó để giữ độ chân khơng bên trong thời gian mà hoạt động Muốn thiết bị phải liên tục đƣợc hút chân khơng Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 83 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Nhƣợc điểm khắc phục cách dùng ống hút chân khơng Độ chân khơng bên ống cao chống lại áp suất khơng khí xung quanh hiệu suất làm việc ống cao Ống chân khơng bao gồm: ống thủy tinh hút chân khơng khép kín, bên phủ bề mặt hấp thụ kim loại Ngồi để tăng cƣờng khả trao đổi nhiệt dòng lƣu chất nóng lạnh ống chân khơng ngƣời ta thƣờng đặt thêm ống nhiệt bên Nhiệt độ tối đa dạng 2500C 5.3 Collector dạng tập trung Collector tập trung collector tự điều chỉnh theo hƣớng mặt trời Ngun lý hoạt động loại collector tập trung tƣơng tự nhƣ loại collector dạng phẳng nhƣ nhận xạ trực tiếp từ mặt trời Nhiệt độ đạt đƣợc dạng cao tùy thuộc vào dạng tập trung Các dạng tập trung thƣờng thấy dạng máng trụ, dạng chỏm cầu, dạng parabol, dạng tháp kết hợp với kính phản xạ Tùy vào cơng nghệ chế tạo hãng khác mà dãy nhiệt độ đạt đƣợc loại khác Trên giới nƣớc có cơng nghệ chế tạo collector mặt trời cao là: Đức , Nhật, Trung Quốc, Mỹ, Canada, Úc… Trong loại collector phẳng có nhiệt độ tối đa chất tải nhiệt đạt đƣợc 1200C Tuy nhiên phần lớn collector phẳng thƣơng mại đƣợc chế tạo đạt nhiệt độ tối đa 1000C Đối với loại collector dạng ống hút chân khơng tùy thuộc vào cơng nghệ chế tạo quốc gia khác mà giá trị nhiệt độ đạt đƣợc khác đáng kể Nếu cơng nghệ chế tạo trung bình nhiệt độ đạt đƣợc nằm khoảng từ 800C đến 1200C Theo số liệu Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 84 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG cơng nghệ chế tạo đại nhiệt độ mà dạng collector lên đến 2500C 5.4 Phân tích lựa chọn phƣơng án So với collector ống chân khơng tập trung collector phẳng có ƣu điểm nhƣ sau: Collector chân khơng, tập trung Collector phẳng Nhạy cảm với tia hồng ngoại xạ Sự hoạt động bị ảnh hƣởng đáng mặt trời khơng có ánh sáng Do kể ngày trời mát hay hoạt động nhƣ bình thƣờng mùa đơng vào mùa đơng hay ngày có nhiều mây Bề mặt hấp thụ nhiệt ln ln trực Ánh sáng mặt trời trực giao với giao với ánh sáng mặt trời collector collector khoảng thời gian làm ống tròn nên bề mặt ngắn chỏm cầu Sự hoạt động diễn vào Sự hoạt động bị giảm xuống buổi chiều chiều Khả giải nhiệt vào ban đêm Khả giải nhiệt tốt vào ban đêm Diện tích lắp đặt nhỏ Diện tích lắp đặt lớn so sánh với loại collector chân khơng điều kiện làm việc Nhiệt độ cao Nhiệt độ thấp Giá thành cao Giá thành thấp Khó chế tạo Dễ chế tạo Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 85 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Qua việc phân tích ƣu nhƣợc điểm loại collector ta nhận thấy nhiệt độ dung dịch làm việc bên collector tập trung chân khơng lý tƣởng để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ Tuy nhiên có nhƣợc điểm khó chế tạo, giá thành cao, khả giải nhiệt vào ban đêm Do sử dụng loại để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ cần phải có thiết bị phụ để giải nhiệt cho collector nhƣ là: ống nhiệt thermo-syphon Do làm cho giá thành thiết bị cao Đối với collector chân khơng khả chịu áp lực cao ống chân khơng khơng cao khả rò rĩ lớn sử dụng loại collector để cấp nhiệt phải sử dụng sơ đồ cấp nhiệt gián tiếp Cho nên hiệu làm việc hệ thống khơng cao Tóm lại điều kiện hồn cảnh Việt Nam collector dạng phẳng lựa chọn thích hợp Đối với collector dạng ống hút chân khơng collector tập trung điều kiện Việt Nam chƣa chế tạo đƣợc Các sản phẩm có thị trƣờng hầu hết hàng nhập Mặt khác giá thành loại cao Trên thực tế dự án dùng lƣợng mặt trời để sản xuất nƣớc đá đƣợc thử nghiệm thành cơng số nƣớc nhƣ trình bày Với 40 hệ thống đƣợc lắp đặt giới đến hoạt động tốt Hệ thống chứng minh việt sử dụng lƣợng mặt trời để chạy máy lạnh hấp thụ sản xuất nƣớc đá dự án hồn tồn khả thi Tuy nhiên hầu hết mơ hình đƣợc thực sử dụng collector tập trung dạng máng trụ Trong điều kiện Việt Nam việc chế tạo thu tập trung thiết bị định hƣớng mặt trời khó khăn, kéo theo giá thành thiết bị tăng So với collector tập trung collector phẳng có hiệu suất nhiệt độ thấp hơn, nhiên việc chế tạo dể dàng giá thành thiết bị thấp Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 86 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Nhiệt độ làm việc máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O loại gián đoạn từ 70 – 1200C Dung dịch làm việc chứa collector trạng thái tĩnh, với thu phẳng nhiệt độ dung dịch chứa collector đạt đƣợc nhiệt độ u cầu Chọn kết cấu collector dùng để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ nhƣ sau: - Vật liệu chế tạo thép đen mơi chất sử dụng NH3, có độ đen 𝜀 = 0,95 - Các ống mắc song song có hàn cánh để tăng diện tích trao đổi nhiệt - Kết hợp phản xạ để tăng khả nhận nhiệt vào buổi sáng chiều - Khơng sử dụng kết cấu bao che để thuận tiện cho q trình giải nhiệt q trình hấp thụ 5.5 Tính tốn kích thƣớc collector: - Ống góp trên: Chọn chiều dài 2,5 m Đƣờng kính ngồi 90mm, đƣờng kính 85 mm Thể tích ống góp 14,18 lít - Ống góp dƣới Chiều dài 2,5 m Đƣờng kính ngồi 50mm, đƣờng kính 45mm Thể tích ống góp dƣới 3,97 lít - Các ống nối Chọn chiều dài ống m Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 87 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Đƣờng kính ống 21mm, đƣờng kính 19mm Khoảng cách ống nối 50mm, số ống nối 35 Thể tích ống nối 19,84 lít Vậy tổng thể tích collector là: V = 14,18 + 3,97 + 19,84 = 38 lít Diện tích trao đổi nhiệt trung bình collector là: S = 2,5 = m2 Khối lƣợng tổng collector: - Khối lƣợng ống góp trên: 2 𝜋 (𝑑𝑛𝑔 − 𝑑𝑡𝑟 ) 3,14159 (0,092 − 0,0852 ) 𝑀𝑇 = 𝜌 = 2,5.7800 4 = 13,33𝑘𝑔 Khối lƣơng riêng thép 𝜌 = 7800 𝑘𝑔/𝑚3 - Khối lƣợng ống góp dƣới 2 𝜋 (𝑑𝑛𝑔 − 𝑑𝑡𝑟 ) 3,14159 (0,052 − 0,0452 ) 𝑀𝑇 = 𝜌 = 2,5.7800 = 7,26𝑘𝑔 4 - Khối lƣợng ống nối: 2 𝜋 (𝑑𝑛𝑔 − 𝑑𝑡𝑟 ) 3,14159 (0,0212 − 0,0192 ) 𝑀𝑇 = 𝑛 𝜌 = 35.2,5.7800 4 = 43 𝑘𝑔 Số ống n = 35 ống Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 88 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG - Khối lƣợng cánh: 𝑀𝑐 = 𝐿 𝑊 𝐻 𝑚 𝜌 = 0,05 0,002 33.7800 = 51,48 𝑘𝑔 Số cánh m = 33 cánh Bề rộng cánh W = 50 mm Vậy khối lƣợng tổng collector M = 13,33 + 7,26 + 43 + 51,48 = 115,07 kg Hình 5.2 Cấu tạo collector Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 89 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG 5.6 Nhiệt lƣợng cần cung cấp cho collector 5.6 Nhiệt lƣợng cần thiết để làm cho 2,02 kg NH3 bay Vào ban ngày collector đóng vai trò bình phát sinh Q trình cấp nhiệt cho collector xem diễn giai đoạn sau đây: Giai đoạn cấp nhiệt cho collector từ áp suất ban đầu lên đến áp suất ngƣng tụ: Tƣơng ứng với áp suất ban đầu p1 = 2,85 bar; ta có i1 = 295,05 kJ/kg Tại áp suất ngƣng tụ p0 = 17,82 bar ; ta có i2 = 579,73 kJ/kg Lƣợng nhiệt cung cấp cho q trình là: Q1 = G ( i2 - i1 ) = 24,35 (579,73 – 295,05) = 6931,95 kJ Cấp nhiệt để bay 2,02 kg NH3 : Ở áp suất 17,82 nhiệt độ bay tƣơng ứng NH3 450C Có ẩn nhiệt hóa r = 1080,53 kJ/kg Lƣợng nhiệt cần cung cấp : Q2 = mNH3bh r = 2,02 1080,53 = 2182,67 kJ Cấp nhiệt cho dung dịch từ 800C đến 900C áp suất ngƣng tụ: Q3 = (mdd – mNH3bh).( i3 – i2) = ( 24,35 – 2,02 ) ( 623,8 – 579,73) = 1072,22 kJ Cấp nhiệt cho NH3 q nhiệt từ 450C lên đến 900C: Ở áp suất 17,82 nhiệt độ bay 450C NH3 có entanpi tƣơng ứng i’ = 410,49 kJ/kg Ở áp suất 17,82 nhiệt độ 900C NH3 có entanpi tƣơng ứng i’’ = 1630 kJ/kg Nhiệt lƣợng cần cung cấp là: Q4 = mNH3bh ( i’’ - i’ ) = 2,02 ( 1630 – 410,49 ) = 2463,4 kJ Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 90 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG CHƢƠNG VIII: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỂU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO MÁY LẠNH HẤP THỤ LOẠI GIÁN ĐOẠN Với mục đích điều khiển hệ thống máy lạnh hấp thụ loại gián động cách tự động, khắc phục hạn chế mặc vận hành hệ thống Chúng ta sử dụng điều khiên EC1 – 233 để điều khiển van điện từ, từ thơng số tính tốn trƣớc hệ thống Hình 8.1 Sơ đồ điều khiển Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 134 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Hình 8.2 Van điện từ Hình 8.3 Bộ điều khiên EC1 – 233 Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 135 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG 8.1 Mơ tả chung: EC1-233 điều điều khiển điện tử, kích thước 35 x 78 x 83mm thiết kế chế tạo hãng EMERSON sử dụng cho thiết bò tủ lạnh, quầy lạnh kho lạnh Thiết bò điều khiển thông số sau: Nhiệt độ chọn lựa theo u cầu từ -45.50C → 1100C Điều chỉnh on/off quạt theo u cầu Tiến hành xả đá theo u cầu hệ thống lạnh Điều chỉnh on/off máy nén, bảo vệ máy nén Báo lỗi có cố Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 136 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Hình 8.4 Bộ điều khiển điện tử EC1 - 233 7: Sensor đo nhiệt độ kho lạnh→truyền chân S1 EC1 9: Sensor đo nhiệt độ coil lạnh→truyền chân S5 EC1 2: Tín hiệu từ EC1 truyền máy nén solenoid van 3: Tín hiệu từ EC1 truyền điện trở xả đá 4: Tín hiệu từ EC1 truyền quạt Nó có ba tiếp điểm ngõ để điều khiển máy nén, quạt xả đá (bằng điện trở ngắt hoạt động) Có hai đầu nhiệt độ ngõ vào, đặt hướng gió vào dàn bay dùng cho việc điều khiển nhiệt độ phòng, đặt dàn lạnh để điều khiển nhiệt độ kết thúc xả đá quạt Giới hạn nhiệt độ cảm biến -50 / +150 0C Nhiệt độ làm việc : / +600C Nhiệt độ lưu kho: -20 / +650C Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 137 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Độ ẩm làm việc: 0…80% không ngưng tụ Tiếp điểm điều khiển ngõ ra: PSDT 2(8)A, 250V Cấp bảo vệ IP65 Màn hình hiển thò LED có giá trò thập phân Nguồn điện: 230VAC±10%, 50/60Hz Mức tiêu thụ điện: 3VA max Lắp đặt: Lắp mặt tủ điện với kích thước lỗ khoét: 71 x 29 mm 8.2 Lắp đặt EC1 đƣợc lắp đặt panel, lổ có kích thƣớc 29 x 71mm đƣợc giữ cố định móc đặc biệt Hình 8.5 Lắp đặt EC1 - 233 Để đạt đƣợc tiêu chuẩn bảo vệ IP65 nên sử dụng khung đệm cao su panel mặt trƣớc nhƣ hình ảnh đính kèm Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 138 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Hình 8.6 Lắp đăt EC1 – 233 sử dụng khung đệm cap su panel mặt trước Phạm vi nhiệt độ làm việc cho phép 0-60 0C Tránh lắp đặt thiết bị nơi có chấn động mạnh, gas ăn mòn, bụi bẩn ẩm ƣớt Đối với đầu dò cần phải bảo quản nhƣ 8.3 Kết nối: 8.3.1 Kết nối điện Thiết bị EC1-223 đƣợc trang bị chân trục vít để kết nối cáp điện với tiết diện tối đa 1,5 mm2 Trƣớc kết nối, nên kiểm tra nguồn cung cấp cho thiết bị Cần tách riêng biệt dây dẫn đầu dò với dây dẫn nguồn cung cấp, ngõ dây dẫn điện Dòng điện qua tiếp điểm khơng đƣợc vƣợt q giới hạn cho phép, trƣờng hợp nặng tải nên sử dụng tiếp điểm bên ngồi Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 139 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Hình 8.7 Kết nối điện EC1 -233 8.3.2 Kết nối đầu dò Đầu dò phải đƣợc lắp đặt hƣớng lên để tránh hƣ hỏng nƣớc thấm vào đầu dò Để việc đo đạc nhiệt độ đƣợc xác, đầu dò điều khiển nhiệt độ (S1) Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 140 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG nên đặt xa dòng khơng khí thổi Đầu dò nhiệt độ xả đá (S5) nên đặt cạnh dàn lạnh nơi lạnh (nơi có nhiều đá tạo thành), cần đặt xa điện trở nhiệt nơi nóng q trình xả đá nhằm tránh kết thúc xả đá sớm 8.4 Các phƣơng án điều khiển: 8.4.1 Phƣơng án 1: Hình 8.8 Sơ đồ điều khiển Đặt cảm biến collector để nhận tín hiệu nhiệt độ từ collector Ở trạng thái đầu ba van điện từ 1,2,3 đóng Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 141 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Khi nhiệt độ collector đạt đến nhiệt độ 450C ( lúc NH3 bắt đầu bay áp suất 17,82 bar) , tín hiệu điều khiển mở van điện từ thứ để NH3 vào thiết bị ngƣng tụ, thực q trình ngƣng tụ Hết q trình ngƣng tụ, nhiệt độ collector giảm đến giá trị 250C ( ứng với giá trị nhiệt độ 250C, nồng độ dung dịch lỗng 47,42 giá trị áp suất 2,344 nhỏ áp suất NH3 sau khỏi thiết bị bay hơi) tín hiệu điều khiển tác động đóng van 1, đồng thời tín hiệu điều khiển tác động mở van điện từ để thực q trình tiết lƣu bay Hết q trình bay hơi, nhiệt độ collector tăng lên lại giá trị 450C , ta đóng van điện từ 2,3 đòng thời mở van điện từ 1, thực lại chu trình Để đề phòng trƣờng hợp lỏng NH3 quay ngƣợc trở lại thiết bị bay ta đặt thiết bị bay cao collector gắn thêm van chiều sau thiết bị bay Hình 8.9 mạch điện điều khiển Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 142 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG 8.4.2 Phƣơng án 2: Sử dụng sơ đồ điều khiển nhƣ phƣơng án 1, nhƣng thay sử dụng sensor phƣơng án 1, phƣơng án ta sử dụng sensor Hình 8.10 Sơ đồ điều khiển Cảm biến số ta đặt thiết bị bay hơi, để nhận tín hiệu nhiệt độ từ thiết bị bay Khi nhiệt độ thiết bị bay đạt đến giá trị -100C ( đạt nhiệt độ u cầu) , đƣa tín hiệu điều khiển đến van điện từ số 2, đóng van điện từ số lại để khơng tiết lƣu Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 143 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Việc đóng van điện từ số để ngăn từ bình chứa đến van tiết lƣu để giảm hao phí, nhằm khắc phục trƣờng hợp nhiệt lƣợng cấp cho collector khơng đủ dẫn đến khơng đủ lƣợng NH3 cho q trình Hình 8.11 Mạch điện điều khiển sơ đồ 8.4.3 Phƣơng án 3: Để đề phòng trƣờng hợp nhiệt độ q trình hấp thụ tăng cao, dẫn đến áp suất collector cao áp suất sau thiết bị ngƣng tụ, dẫn đến khơng thực đƣợc q trình hấp thụ, ta gắn thêm quạt điện cơng suất nhỏ phía collector nhằm tăng cƣờng hệ số tỏa nhiệt đối lƣu collector: Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 144 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Hình 8.12 Sơ đồ điều khiển Hình 8.13 Mạch điện điều khiển sơ đồ Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 145 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG KẾT LUẬN Bằng sở lý thuyết máy lạnh hấp thụ, lý thuyết lƣợng mặt trời , luận văn trình bày đƣợc qui trình tính tốn thiết kế máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O loại gián đoạn cấp nhiệt collector phẳng , với luận văn thực đƣợc việc thiết kế thiết bị hệ thống nhƣ collector, thiết bị ngƣng tụ, thiết bị bay hơi… hƣớng tới vận hành máy lạnh hấp thụ NH3 –H2O loại gián đoạn điều khiển tự động Tuy nhiên hạn chế mặt thực tiễn nên khơng tránh khỏi sai sót, cần có đề tài nghiên cứu sâu thêm để hồn thiện mơ hình, ứng dụng vào thực tế tƣơng lai Máy lạnh hấp thụ sử dụng lƣợng mặt trời chƣa đƣợc thƣơng mại hóa sử dụng rộng rãi số ngun nhân nhƣ giá thành cao hay diện tích lắp đặt lớn Nhƣng với lợi mặt nguồn lƣợng nhƣ việc quốc gia giới ngày trọng đến việc phát triển thiết bị sử dụng lƣợng nhằm bảo vệ mơi trƣờng, tƣơng lại khơng xa, tin máy lạnh hấp thụ đƣợc ứng dụng hợp lý ngày đến gần với ngƣời sử dụng Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 146 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Chí Hiệp – Máy lạnh hấp thụ kỹ thuật điều hòa khơng khí – Nhà xuất Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, 2008 Trần Thanh Kỳ - Máy Lạnh - Nhà xuất Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, 2006 Hồng Đình Tín – Bùi Hải – Bài tập nhiệt động lực học kỹ thuật truyền nhiệt - Nhà xuất Đại Học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004 Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy – Máy thiết bị lạnh – Nhà xuất Giáo Dục, 1997 Võ Chí Chính – Giáo trình điều hòa khơng khí – Nhà xuất Khoa Học Kĩ Thuật Hà Nội,2005 Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy – Mơi chất lạnh – Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Đức Lợi – Hƣớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh – Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2005 Võ Kiến Quốc – Nghiên cứu thực nghiệm Collector mặt trời cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ NH3 – H2O loại gián đoạn để sản xuất nƣớc đá, luận văn thạc sĩ, 2006 Phan Quang Xƣng – Nguyễn Quốc Long – Nghiên cứu làm lạnh gián đoạn sử dụng lƣợng mặt trời 10 Hồng Dƣơng Hùng – Trần Ngọc Lân – Nghiên cứu máy lạnh hấp phụ sử dụng lƣợng mặt trời 11 Nguyễn Bốn – Hồng Dƣơng Hùng – Năng lƣợng mặt trời – Nhà xuất đại học Bách Khoa Đà Nẵng 12 Phần mềm tra cứu thơng số vật lý chất khiết Refutil Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 147 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Hòa - 20804232 GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG Page 148 [...]... - Thiết bị ngƣng tụ làm mát bằng nƣớc - Thiết bị ngƣng tụ làm mát bằng nƣớc và không khí - Thiết bị ngƣng tụ làm mát bằng không khí - Thiết bị ngƣng tụ làm mát bằng chất khác 6.1.1 Bình ngƣng ống chùm nằm ngang Bình ngƣng ống chùm nằm ngang là thiết bị ngƣng tụ sử dụng rất phổ biến cho các hệ thống máy và thiết bị lạnh hiện nay[TL4] Môi chất sử dụng có thể là NH3 hoặc là freon Đối với bình ngƣng NH3. .. do đó cƣờng độ bức xạ mặt trời tại bề mặt collector sẽ lớn hơn so với kết quả ở trên Với kết quả tính toán sơ bộ ta thấy nhiệt lƣợng mà collector nhận đƣợc lớn hơn nhiệt lƣợng cần thiết là 4,47 kWh Nhƣ vậy collector thiết kế đã đáp ứng đƣợc nhu cầu 5.8 Tính kiểm tra khả năng giải nhiệt vào ban đêm của collector Vào ban đêm collector đóng vai trò là bình hấp thụ: Vào ban đêm hơi NH3 sau khi bay hơi ở... thể đáp ứng đƣợc khả năng giải nhiệt cho hệ thống Nguyễn Văn Hòa - 20804232 Page 97 Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS BÙI NGỌC HÙNG CHƢƠNG VI: CÁC DẠNG THIẾT BỊ NGƢNG TỤ VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NGƢNG TỤ 6.1 Phân loại thiết bị ngƣng tụ: Thiết bị ngƣng tụ có rất nhiều loại và nguyên lý làm việc cũng rất khác nhau.Ngƣời ta phân loại thiết bị ngƣng tụ căn cứ vào nhiều đặc tính khác nhau Ở đây chúng ta phân loại. .. loãng hấp thụ và nhả ra một lƣợng nhiệt ra môi trƣờng xung quanh Ta có phƣơng trình cân bằng nhiệt của collector nhƣ sau: Gọi G4 là khối lƣợng dung dịch loãng chứa trong collector ở trạng thái 4 ( đầu quá trình hấp thụ) Gọi GNH3 là khối lƣợng NH3 đi vào collector Gọi iNH3 là entapi của hơi NH3 trƣớc khi vào collector Xem trạng thái hơi NH3 đi vào collector là hơi bão hòa khô Sau khi xảy ra quá trình hấp. .. dụng một phần của bình để làm bình chứa, đặc biệt tiện lợi trong các hệ thống lạnh nhỏ, ví dụ hệ thống kho lạnh - Ít hƣ hổng và tuổi thọ cao Nhƣợc điểm - Đối với hệ thống lớn sử dụng bình ngƣng thích hợp vì khi đó đƣờng kính bình quá lớn, không đảm bảo an toàn Nếu tăng độ dày thân bình sẽ rất khó gia công chế tạo Vì vậy các nhà máy công suất lớn ít khi sử dụng bình ngƣng - Khi sử dụng bình ngƣng, bắt... tiêu thụ khá lớn nên chỉ thích hợp những nơi có nguồn nƣớc dồi dào và rẻ tiền - Đối với hệ thống rất lớn sử dụng bình ngƣng kiểu này không thích hợp, do kích thƣớc cồng kềnh, đƣờng kính bình quá lớn không đảm bảo an toàn 6.1.3 Thiết bị ngƣng tụ kiểu ống lồng ống Thiết bị ngƣng tụ kiểu ống lồng ống cũng là dạng thiết bị ngƣng tụ giải nhiệt bằng nƣớc, chúng đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các máy lạnh. .. 6.2.1 Thiết bị ngƣng tụ kiểu bay hơi Hình 6.6 Thiết bị ngưng tụ bay hơi Ƣu điểm: - Do cấu tạo dàn ống nên công suất của nó có thể thiết kế dạt rất lớn mà không bị hạn chế vì bất cứ lý do gì Hiện nay nhiều xí nghiệp chế biến thủy sản nƣớc ta sử dụng dàn ngƣng tụ bay hơi công suất đạt từ 600 ÷ 1000 kW - So với các thiết bị ngƣng tụ kiểu khác, dàn ngƣng tụ day hơi ít tiêu tốn nƣớc hơn, vì nƣớc sử dụng. .. 2,667.10−2 𝑊 𝛼𝑤 = = = 6,45 ( 2 ) 𝐿 2,22 𝑚 độ Sử dụng công thức 10.75 [TL1-Tr397] để tính hệ số tổn thất ở bề mặt phía trên của collector: 𝑋= 𝑁 𝑇𝑝 𝑇𝑝 − 𝑇𝑎 𝐶 𝑁+𝑓 𝑒 + 1 𝑎𝑤 Với 𝐶 = 520 (1 − 51.10−6 𝛽 2 ) = 514,033 với 𝛽 là góc nghiêng của collector chọn 150 e = 0,43 ( 1 – 100/Tp) = 0,43 (1 – 100/ 363) = 0,31159 Với Tp là nhiệt độ trung bình của bề mặt hấp thụ, K Ta là nhiệt độ môi trƣờng xung quanh 𝑓... dàn ngƣng không khí có trang thiết bị đơn giản hơn và dễ sử dụng - So với các thiết bị ngƣng tụ giải nhiệt bằng nƣớc, dàn ngƣng không khí ít hƣ hỏng và ít bị ăn mòn Nhƣợc điểm: - Mật độ dòng nhiệt thấp, nên kết cấu khá còng kềnh và chỉ thích hợp cho hệ thống công suất nhỏ và trung bình - Hiệu quả giải nhiệt phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu 6.4 Tính toán thiết kế thiết bị ngƣng tụ: Phân tích... công trình - Kích thƣớc bình tuy gọn nhƣng khi lắp đặt bắt buộc phải để dành khoảng không gian cần thiết hai đầu bình để vệ sinh và sữa chữa khi cần thiết - Quá trình bám bẩn trên bề mặt đƣờng ống tƣơng đối nhanh, đặc biệt khi chất lƣợng nguồn nƣớc kém Khi sử dụng bình ngƣng ống vỏ nằm ngang cần quan tâm chú ý hiện tƣợng bám bẩn bề mặt bên trong các ống trao đổi nhiệt, trong trƣờng hợp này cần vệ sinh