đồ án máy lạnh hấp thụ

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng, độ ẩm cao nhu cầu làm lạnh điều hịa khơng khí có nhu cầu đặc biệt quan trọng đời sống người lao động sản xuất Về làm lạnh có ứng dụng rộng rãi việc bảo quản nông sản thực phẩm cần dự trữ dài ngày vận chuyển trình phân phối như:thủy - hải sản, bảo quản thịt gia súc – gia cầm, nông sản như:trái cây…Nhu cầu điều hịa khơng khí cao, khơng đời sống gia đình, hay cơng sở mà cịn có ứng dụng mơi trường sản suất đặc biệt sản suất số loại thuốc, bánh kẹo… Chính vậy, vài thập kỉ qua, với phát triển mạnh mẽ khoa học kĩ thuật giới kĩ thuật lạnh điều hịa khơng khí có bước tiến mạnh mẽ nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội Từ ngành sản suất mơi chất freon phát triển nhanh chóng để phục vụ cho máy lạnh lạnh sử dụng máy nén Tuy nhiên, sau phát loại môi chất làm suy giảm tầng ozon với tốc độ nhanh, đồng thời gây hiệu ứng nhà kính Các quốc gia có hành động cụ thể để giải vấn đề này, công ước quốc tế Montreal… đưa số nhằm hạn chế sử dụng môi chất freon Nhưng tất biện pháp hạn chế phần tác động có hại loại mơi chất lạnh Biện pháp hữu hiệu tìm mơi chất lạnh thay sử dụng cho máy lạnh sử dụng máy nén hơi, sử dụng máy lạnh hấp thụ.Máy lạnh hấp thụ ngồi việc khơng sử dụng mơi chất gây tác hại cho mơi trường cịn có khả sử dụng nhiều loại lượng, có khả đồng phát: Điện – Nhiệt – Lạnh có ý nghĩa lớn thực tiễn Trong lĩnh vực đánh bắt thủy sản hầu hết tàu thuyền tiêu thụ khối lượng đá lạnh lớn để bảo quản thủy hải sản, Tuy nhiên, việc có đá lạnh dễ tháng cao điểm, hạn chế sử dụng điện Mặt khác, lượng tiêu hao để vận chuyển khối lượng đá lạnh chuyến đánh bắt hải sản không nhỏ thời gian bảo quản dùng đá lạnh giới hạn Trong khí đó, lượng tự nhiên như: năng, gió biển vơ tận, lượng nhiệt thải từ động phải dùng nước biển để làm mát Vì vậy, việc nghiên cứu để ứng dụng loại lượng phục vụ cho việc bảo quản trình đánh bắt hải sản, điều kiện điều thiết thực Nghiên cứu, sử dụng lượng mặt trời nhiệt thải từ động để sử dụng cho hệ thống nhiệt lạnh điều không Tuy nhiên, việc ứng dụng vào lĩnh vực nào, ứng dụng nào, để mang lại hiệu kinh tế, lợi ích xã hội điều trăn trở nhiều nhà khoa học Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp Với đánh giá trên, em chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3/H2O sử dụng lượng mặt trời kết hợp với lượng tái tạo” Kết nghiên cứu chế tạo dùng để nghiên cứu chuyên sâu lý thuyết, thực nghiệm khả ứng dụng máy lạnh hấp thụ vào thực tiễn Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ I.1 I.1.1 I.1.2 I.1.2.1 • - • - I.1.2.2 Máy lạnh hấp thụ Khái niệm Máy lạnh hấp thụ (MLHT) máy lạnh mà hoạt động bao gồm q trình: ngưng tụ, tiết lưu, bay nén Quá trình nén thực nhờ vịng tuần hồn dung dịch qua thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, thiết bị sinh tiết lưu dung dịch Phân loại Máy lạnh hấp thụ Nước/Bromualiti (H2O/LiBr) Máy lạnh hấp thụ nước/bromualiti sử dụng rộng rãi, đặc biệt kĩ thuật điều hịa khơng khí, nước môi chất lạnh bromualiti chất hấp thụ Máy lạnh hấp thụ nước/bromualiti có ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: Tỷ số áp suất nhỏ pk/po = 4, hiệu số áp suất thấp pk - po = 3,6 [kPa] Không cần thiết bị tinh cất mơi chất từ dung dịch H 2O/LiBr có mơi chất lạnh nước Nhiệt độ nguồn nhiệt cấp cho bình sinh cho phép thấp đến 80 oC sử dụng nguồn nhiệt thải rẻ tiền Nếu có nguồn nước có nhiệt độ cao, dùng chạy máy lạnh tuabin, sau dùng cho máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr Nhược điểm: Tính ăn mịn dung dịch cao, gây han gỉ thiết bị Phải trì chân khơng thiết bị - Nhiệt độ làm lạnh khơng xuống q oC áp suất sơi lớn (po = 900[Pa] ≈ [mmHg]) Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng đơn (Single Effect) Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng đơn (Single Effect) có nguyên lý hoạt động nêu chu trình lý thuyết máy lạnh hấp thụ bao gồm ba vịng tuần hồn: tuần hồn mơi chất lạnh (nước) – tuần hoàn dung dịch – tuần hồn nước làm mát Ở có bố trí thêm hồi nhiệt để tăng thêm hiệu nhiệt (gia nhiệt cho dung dịch lỗng trước vào bình hấp thụ) Dưới hình 1.1 hình 1.2 sơ đồ hai kiểu máy lạnh hấp thụ cấp Loại thứ bố trí thiết bị hai vỏ, loại thứ hai thiết bị bố trí vỏ, vỏ hình trụ Trên hình 1.1 thiết bị bố trí hai bình hình trụ để dễ dàng trì chân khơng hệ thống Bình có áp suất ngưng tụ, nhiệt độ ngưng tụ nhiệt độ gia nhiệt tương ứng với thiết bị ngưng tụ sinh Bình có áp suất bay hơi, nhiệt độ bay nhiệt độ hấp thụ, Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp tương ứng thiết bị bay thiết bị hấp thụ Hai bình khơng cần bố trí thêm cách nhiệt chân khơng cao thiết bị cách nhiệt lý tưởng Nguồn nhiệt (hơi nước, khí thải … có nhiệt độ ≥ 80 oC) thông qua thiết bị trao đổi nhiệt gia nhiệt cho dung dịch H2O/LiBr đậm đặc bình sinh Mơi chất lạnh nước sinh bay lên dàn ngưng tụ phía trên, thải nhiệt cho nước làm mát ngưng tụ lại cịn dung dịch lúc trở thành dung dịch lỗng tiết lưu phận hấp thụ bình qua hệ thống vòi phun Nước sau ngưng tụ dàn ngưng tiết lưu qua xi phông để cân áp suất chảy dàn bay Tại đây, nhờ áp suất thấp, nước bay sinh lạnh Hơi nước sinh dung dịch loãng hấp thụ phận hấp thụ Nhiệt tỏa hấp thụ (hay ngưng tụ áp suất thấp) thải cho nước làm mát Lạnh dàn bay chất tải lạnh nước đưa đến nơi tiêu thụ NT Chất Chattải tai lạnh lanh Nguồn Nguonnhiệt HT nhiet BH Chat Chất tai tải lanh lạnh Nước làm Nuoc lam lạnh mat HN Bdd SH : BH : HN : 1,2 : - : Hình 1.1 Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr được bố trí hai vỏ Ngăn sinh ; HT : Ngăn hấp thụ Dàn bay ; NT : Dàn ngưng tụ Dàn bay ; Bdd : Bơm dung dịch Vỏ bình hình trụ ; : Bơm mơi chất Đường tuần hồn dung Đường tuần hồn mơi chất dịch ; lạnh Sau hấp thụ nước, dung dịch trở thành đậm đặc bơm dung dịch bơm lên bình sinh Ở hồi nhiệt bố trí để tận dụng nhiệt từ dung dịch lỗng có nhiệt độ cao gia nhiệt cho dung dịch đậm đặc có nhiệt độ thấp trước vào bình sinh Nước làm mát phận hấp thụ phận ngưng tụ có nhiệt độ khác người ta bố trí nhánh phụ đường tuần hoàn nước làm mát để cân nhiệt độ Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp Các chi tiết chuyển động (sử dụng điện năng) bơm dung dịch bơm môi chất với yêu cầu độ kín lớn chân khơng cao (vì mơi trường cácbình địi hỏi trân khơng cao) Ngồi cần bố trí thêm bơm hân khơng để loại trừ khí trơ, khơng khí nhằm trì độ chân khơng cao Năng suất lạnh máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr điều chỉnh dễ dàng Có thể giảm tới 10% suất lạnh tối đa cách điều chỉnh nguồn nhiệt cấp vào bình sinh nguồn nước làm mát trích phần dung dịch đậm đặc lẽ phải vào bình sinh quay trở bình hấp thụ (để làm tăng nhiệt độ dung dịch bình hấp thụ) Có thể kết hợp hai phương pháp Hình 1.2 sơ đồ máy lạnh hấp thụ H 2O/LiBr bố trí vỏ Bình sinh ngưng tụ có áp suất cao bố trí phía ngăn cách với phía vách ngăn (vách ngăn có bố trí phần nước ngưng tụ xuốngphía Bình hấp thụ bay có áp suất thấp bố trí phía Cách bố trí địi hỏi chân khơng cao Nguon nhiet Nguồn nhiệt SH HN NT BH HT Nuoc làm Nước lam mát mat Chat Chất tải tai lanh lạnh Bmc Nuoc Nước lam mat làm mát Bdd Hình 1.2 Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr được bố trí vỏ SH : Bình sinh ; HT : Bình hấp thụ BH : Dàn bay ; NT : Dàn ngưng tụ HN : Hồi nhiệt ; Bdd : Bơm dung dịch Bmc : Bơm môi chất I.1.2.3 Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép (Double Effect) Nhược điểm lớn máy lạnh hấp thụ H 2O/LiBr tác dụng đơn làkhi tăng nhiệt độ nguồn nhiệt COP gần tăng không đáng kể,COP max≤ 0,7 Do đó, để tận dụng hiệu suất e nguồn nhiệt có nhiệt cao ta sử dụng sơ đồ tác dụng kép Sơ đồ làm việc hiệu với phương pháp cấp nhiệt khí đốt sử dụng rộng rãi để làm lạnh nước (chất tải lạnh) cho điều hịa khơng khí Dưới loại sơ đồ nguyên lý loại tác dụng kép- Double Effect Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp a Các sơ đồ máy lạnh hấp thụ tác dụng kép có nguyên tắc hoạt động chung sau: nước (môi chất lạnh) sinh nhiệt nhờ nguồn nhiệt có nhiệt độ cao từ bình sinh SH vào ống xoắn bình trung gian TG Tại đây, nước nhiệt nhả nhiệt cho nước bên ống xoắn xục thẳng vào bình ngưng tụ NT ngưng tụ hồn tồn Nước bình trung gian TG gia nhiệt hóa vào bình ngưng tụ nhờ hệ thống giảm áp ngưng tụ Chính phần nước (môi chất lạnh) bổ sung làm tăng hiệu suất nhiệt Cách đặt tên tác dụng kép có lần sinh lần ngưng tụ (một lần ngưng tụ sinh đồng thời bình trung gian) Loại thứ Hình 1.3 loại cấp dịch nối tiếp với hồi nhiệt HN1 HN2, dung dịch đậm đặc bơm dung dịch đưa vào bình sinh SH Hơinuoc Hoi Hoi Hơinuoc nước NT TG Nuoc lam Nước matlàm mát HN2 SH Nguon Nguồn nhiet nhiệt HN1 Chất tai tải lạnh Chat lanh HT BH Nuoc Nướclam làm mat mát Bdd Hình 1.3 Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép (double effect) SH : Bình sinh ; HT : Bình hấp thụ BH : Dàn bay ; NT : Dàn ngưng tụ HN : Hồi nhiệt ; Bdd : Bơm dung dịch Bmc : Bơm môi chất ; TG : Bình trung gian Loại sơ đồ có đặc điểm sau: - Dung dịch đậm đặc từ bình hấp thụ HT cấp hồn tồn vào bình sinh SH - Dung dịch đậm đặc qua hồi nhiệt HN1 sau đến HN2 Bộ hồi nhiệt HN1 làm việc với dung dịch đậm đặc đến từ bình hấp thụ HT dung dịch lỗng đến từ bình trung gian TG Bộ hồi nhiệt HN2 làm việc với dung dịch đậm đặc đến từ HN1 dung dịch trung gian từ bình sinh SH Như vậy, dung dịch đậm đặc gia nhiệt thêm qua HN2 Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp Áp suất bình sinh SH ống xoắn bình trung gian TG pk(lớn nhất) Áp suất bình ngưng tụ NT bình trung gian TG ptg< pk Áp suất bình bay BH bình hấp thụ HT po< ptg - Nhiệt độ bình sinh SH tk Nhiệt độ bình trung gian TG bình ngưng tụ NT ttg< tk Tuy nhiên nhiệt độ ống xoắn t H ≈ ttg + 5K Nhiệt độ bình bay BH hấp thụ HT thấp to< ttg Loại thứ hai Hình 1.4 loại cấp dịch nối tiếp với hồi nhiệt, dung dịch đậm đặc đưa vào bình trung gian có thêm bơm dung dịch để bơm dung dịch loãng vào bình sinh SH Dung dịch đậm đặc từ bình hấp thụ HT qua trao đổi nhiệt HN1 trước cấp hồn tồn vào bình trung gian TG Bộ hồi nhiệt HN1 làm việc với dòng dung dịch đậm đặc đến từ bình hấp thụ HT dịng dung dịch loãng đến từ hồi nhiệt HN2 Hội nhiệt HN2 làm việc với dịng dung dịch có đậm đặc đến từ bình trunggian TG dịng dung dịch lỗng từ bình sinh SH Do đó, dung dịch đậm đặc gia nhiệt thêm qua HN2 Áp suất bình sơ đồ giống với sơ đồ phần a Tuy nhiên, áp suất làm việc dịng dung dịch lỗng từ bình SH đến bình HT giảm từ p kđến po(độ chênh áp lớn) phải có phương án giảm áp thích hợp - b - - Hơinuoc nước Hoi Hơinuoc nước Hoi NT TG Nuoclàm lam Nước mat mát Bdd HN2 SH Nguon Nguồn nhiet nhiệt HN1 Chất tải lạnh Chat tai lanh HT BH Nuoc lam Nước làmmat mát Bdd Hình 1.4 Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép (double effect) I.1.2.4 Máy lạnh hấp thụ Amoniac/Nước (NH3/H2O) a Máy lạnh hấp thụ Amoniac/Nước (NH3/H2O) cấp Máy lạnh hấp thụ NH3/H2O có nguyên lý hoạt động sau: Nhiệt cấp vào bình sinh SH (qua thiết bị trao đổi nhiệt) làm dung dịch sôi bay Hơi bay khỏi bình SH NH (có lẫn phần nhỏ Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp H2O) đến bình ngưng tụ NT để ngưng tụ thành lỏng Lỏng NH qua van tiết lưu TL đến bình bay BH Hơi đưa bình hấp thụ HT, hấp thụ dung dịch lỗng từ bình SH trở Sau đó, nhờ bơm dung dịch bơm trở lại bình sinh SH tiếp tục chu trình tuần hồn Qk QD NT SH Nguồnnhiet nhiệtQ H Nguon 12 HN2 TLdd TL Bdd BH QO Chat tai Chất tải lạnh lanh QA Nuoc Nước làm lam mat mát HT 10 Hình 1.5 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ NH3/H2O cấp Trong máy lạnh hấp thụ NH3/H2O có bố trí thêm thiết bị trao đổi nhiệt HN1 nhằm lạnh cho môi chất lỏng trước tiết lưu vào bình bay BH hồi nhiệt HN2 nhằm nhiệt cho dung dịch đậm đặc nhờ dung dịch lỗng có nhiệt độ cao trước vào bình sinh SH Vì amoniac có lẫn nước nên bình sinh SH phải bố trí thiết bị tinh luyện tách nước khỏi amoniac Để thực cơng việc phải bố trí thêm thiết bị ngưng tụ hồi lưu QD Do nhiệt cấp vào bình sinh SH phải tăng lượng Q D so với chế độ làm việc ngưng tụ hồi lưu Máy lạnh hấp thụ Amoniac/Nước (NH3/H2O) hai nhiều cấp Đối với máy lạnh nén NH nến pk/po> người ta chuyển sang máy lạnh hai cấp nén Đối với máy lạnh hấp thụ, điều kiện vùng khử khí phải dương điều kiện nhiệt động để trì chu trình máy lạnh hấp thụ hoạt động, điều kiện dẫn tới tỷ số nhiệt nhỏ người ta sử dụng máy lạnh hấp thụ hai hay nhiều cấp Chu trình gồm hai bình sinh hai bình hấp thụ tương ứng hai cấp áp suất hạ áp cao áp SHC, SHT HTC, HTT Hơi môi chất sinh bình sinh cao áp SHC đưa vào dàn ngưng tụ mơi chất sinh bình b Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp sinh hạ áp SHT đưa vào bình hấp thụ cao áp HTC Bình hấp thụ hạ áp HTT hấp thụ môi chất từ bình bay Ba thiết bị hội nhiệt HN1, HN2, HN3 làm nhiệm vụ trao đổi nhiệt Cụ thể sau: HN1 nhằm lạnh cho lỏng từ dàn ngưng tụ trước tiết lưu bình bay HN2 HN3 nhằm nhiệt cho dung dịch đậm đặc trước vào bình sinh Chu trinhf Qk TL1 NT SH Nguồn Nguon nhiet nhiệt TG QHC QD nhiet QHT HN1 TL2 12 HN3 SHT Nguồn Nguon nhiệt TLddC BddC 12 HN2 Nước làm QA Nuoc mát lam mat TLdd BddT HTC 10 BH QO QAT Nuoc Nước lam làm mát mat HTT 10 Hình 1.6 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ NH3/H2O hai cấp Trường hợp có chế độ bay mơi chất khỏi dàn ngưng tụ thẳng tới HN1 qua TL2 bình bay Trường hợp có chế độ bay cần hai van tiết lưu Đầu tiên môi chất loảng qua van tiết lưu TL1 vào bình trung gian có áp suất trung gian p tg Từ phần lỏng lỏng bay bình trung gian với nhiệt độ cao thẳng tới bình hấp thụ cao áp HT C Phần lỏng cịn lại qua HN1 TL2 bình bay Ngồi ra, người ta cịn tách phần lỏng từ bình trung gian TG đến bình sinh hạ áp thực ngưng tụ hồi lưu Về áp suất, bình ngưng tụ NT bình sinh cao áp SH C có áp suất cao pk Bình hấp thụ hạ áp bình bay có áp suất thấp p o Các thiết bị Hồ Minh Trí Trang ... - Máy lạnh hấp thụ khuếch tán Có hai loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán là: máy lạnh hấp thụ khuếch tán với công suất lớn máy lạnh hấp thụ khuếch tán với công suất nhỏ hay cịn gọi tủ lạnh hấp thụ. .. dụng máy lạnh hấp thụ vào thực tiễn Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ I.1 I.1.1 I.1.2 I.1.2.1 • - • - I.1.2.2 Máy lạnh hấp thụ Khái niệm Máy lạnh hấp thụ. .. NH3 Hồ Minh Trí Trang Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II LÝ THUYẾT VỀ MÁY LẠNH HẤP THỤ 2.1 Nguyên lý làm việc máy lạnh hấp thụ Cũng giống máy lạnh sử dụng máy nén máy lạnh hấp thụ bao gồm trình ngưng