MH 36 GIÁO TRÌNH máy LẠNH hấp THỤ HOÀN THIỆN 18 7 2013

1 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Tên môn học: Máy lạnh hấp thụ NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số: 120 /QĐ – TCDN Ngày 25 tháng năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục dạy nghề Hà Nội, năm 2013 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thông tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Nhu cầu lượng xã hội đại ngày tăng, nguồn lượng dự trữ ngày cạn kiệt Nhu cầu sử dụng hệ thống lạnh ngày tăng việc thiết kế, chế tạo sử dụng hệ thống lạnh sử dụng nguồn lượng nhiệt thải, lượng mặt trời … hướng quan trọng để góp phần giải vấn đề lượng Cuốn giáo trình “Máy lạnh hấp thụ ’’ cung cấp kiến thức nguyên lý làm việc phương pháp tính toán chu trình loại máy lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn Giáo trình biên soạn dùng cho chương trình Cao đẳng nghề KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Giáo trình dùng để giảng dạy Trường Cao đẳng nghề làm tài liệu tham khảo cho trường có hệ đào tạo đề cương giáo trình bám sát chương trình khung quốc gia nghề Cấu trúc giáo trình gồm chương thời gian 30 tiết Chương giới thiệu chu trình máy lạnh hấp thụ tập tính toán chu trình số máy lạnh hấp thụ Chương nội dung chủ yếu giới thiệu tính toán chu trình máy lạnh hấp phụ rắn, máy lạnh hấp thụ sử dụng lượng mặt trời Trong trình biên soạn, tác giả tham khảo nhiều tài liệu tác giả nước nước Mặc dù có nhiều cố gắng giáo trình chắn không tránh khỏi thiếu sót Chúng mong nhận ý kiến đóng góp để giáo trình chỉnh sửa ngày hoàn thiện Mọi ý kiến xin gửi Bộ môn nhiệt lạnh Trường Đại học công nghiệp Hà Nội Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2012 Tham gia biên soạn Chủ biên: Thạc sĩ Nguyễn Xuân Bình MỤC LỤC ĐỀ MỤC Lời giới thiệu Mục lục Chương trình môn học Máy lạnh hấp thụ CHƯƠNG 1: MÁY LẠNH HẤP THỤ Đại cương Chu trình lý thuyết Môi chất dùng máy lạnh hấp thụ Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr) Máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước Máy lạnh hấp thụ hai nhiều cấp Máy lạnh hấp thụ khuếch tán Máy lạnh hấp thụ chu kỳ Chương 2: THIẾT BỊ LẠNH DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Khái niệm Máy lạnh hấp phụ rắn dùng lượng mặt trời Cấu tạo thiết bị máy lạnh hấp phụ Tính toán nhiệt Hệ thống lạnh sản xuất nước đá Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời: Tài liệu tham khảo TRANG 5 12 17 27 29 31 37 37 38 39 42 45 48 49 57 TÊN MÔN HỌC: MÁY LẠNH HẤP THỤ Mã môn học: MĐ 36 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trò môn học: - Môn học Máy lạnh hấp thụ đưa vào học sau sinh viên học môn học, mô đun kỹ thuật sở chuyên môn; - Là môn học thiên lý thuyết: Các tập ứng dụng chủ yếu tham quan, tìm hiểu sơ đồ, catalog làm sáng tỏ vấn đề lý thuyết Mục tiêu môn học: - Trình bày chức năng, nhiệm vụ, cấu tạo, hoạt động thiết bị hệ thống lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn - Phân tích kiến thức kỹ thuật máy lạnh điều hòa không khí sử dụng công nghệ khác với công nghệ máy lạnh nén - Phân biệt khác cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống lạnh thông thường (máy lạnh nén hơi) với máy lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn Nắm ưu nhược điểm, phạm vi, hướng phát triển hệ thống máy lạnh này; - Nhận biết thiết bị hệ thống lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn; - Có lòng yêu nghề, ham thích tìm hiểu hệ thống lạnh khác Nội dung môn học: Thời gian Số TT I II Tên chương, mục Máy lạnh hấp thụ Đại cương Chu trình lý thuyết Môi chất dùng máy lạnh hấp thụ Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr) Máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước Máy lạnh hấp thụ hai nhiều cấp Máy lạnh hấp thụ khuếch tán Máy lạnh hấp thụ chu kỳ: Kiểm tra Thiết bị lạnh dùng lượng mặt trời Khái niệm 15 11 Kiểm tra* (LT TH) 15 11 Thực Tổng Lý hành số thuyết Bài tập Máy lạnh hấp phụ rắn dùng lượng mặt trời Cấu tạo thiết bị máy lạnh hấp phụ Tính toán nhiệt Hệ thống lạnh sản xuất nước đá Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời Kiểm tra Cộng 30 22 6 CHƯƠNG 1: MÁY LẠNH HẤP THỤ Mã chương: MH36 – 01 Giới thiệu: Vấn đề tiết kiệm lượng giai đoạn toàn xã hội quan tâm thực Máy lạnh hấp thụ có ưu điểm không dùng nguồn lượng điện mà chủ yếu sử dụng nguồn lượng nhiệt có nhiệt độ thấp, máy lạnh hấp thụ hoàn toàn tận dụng nguồn nhiệt thừa nhà máy thải : Nhiệt độ hơi, nhiệt độ khói thải… Mục tiêu: - Trình bày sơ đồ nguyên lý số hệ thống máy lạnh hấp thụ : Máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước; Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr); Máy lạnh hấp thụ hai nhiều cấp; Máy lạnh hấp thụ khuếch tán; Máy lạnh hấp thụ chu kỳ - Trình bày nguyên tắc hoạt động hệ thống máy lạnh hấp thụ - Giải toán đơn giản liên quan đến hệ thống máy lạnh hấp thụ - Giải thích ưu nhược điểm hệ thống máy lạnh hấp thụ - Tra đồ thị h - ξ cho hỗn hợp NH3/H2O; đồ thị lg P – 1/TH, thành thạo - Tra thông số tính toán bảng, biểu thành thạo - Kỹ giải toán máy lạnh hấp thụ - Rèn tính cẩn thận, xác, trung thực, có ý thức tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Nội dung chính: ĐẠI CƯƠNG: Máy lạnh hấp thụ giữ vai trò quan trọng kỹ thuật lạnh Máy lạnh hấp thụ chu kỳ H2O/H2SO4 Lesli phát minh năm 1810 máy lạnh hấp thụ liên tục NH3/H2O carré phát minh năm 1850 Với chặng đường phát triển gần 200 năm, ngày loại máy lạnh khác hoàn chỉnh sử dụng có hiệu nhiều nước giới Liên Xô cũ Mỹ Ưu điểm lớn máy lạnh hấp thụ không cần điện năng mà sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ không cao (80 ÷ 1500C) để hoạt động Chính thế, máy lạnh hấp thụ góp phần vào việc sử dụng hợp lý nguồn lượng khác nhau, tận dụng nhiệt thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền dạng nước nóng, trích từ tua bin nhà máy nhiệt điện, từ lò nhà máy thực phẩm, công nghiệp nhẹ từ sản phẩm cháy khí thải công nghiệp Ưu điểm máy lạnh hấp thụ đơn giản, kết cấu chủ yếu thiết bị trao đổi nhiệt trao đổi chất, chế tạo dễ dàng, phận chuyển động bơm dung dịch, máy lạnh hấp thụ vận hành đơn giản, sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng, máy làm việc ồn rung Trong vòng tuần hoàn môi chất dầu bôi trơn nên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt không bị bám dầu làm nhiệt trở tăng máy lạnh nén NH3 Máy lạnh hấp thụ có nhược điểm cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn so với máy lạnh nén Lượng nước làm mát tiêu thụ lớn hơn, phải làm mát thêm bình hấp thụ Tuy nhiên, điều kiện Việt Nam, máy lạnh hấp thụ phù hợp, mặt chế tạo vận hành đơn giản, không cần điện mà dùng than, củi để chạy máy CHU TRÌNH LÝ THUYẾT: Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ lý thuyết biểu diễn hình 1.1 Các trình máy lạnh hấp thụ: - - Quá trình nén, thực nhờ vòng tuần hoàn dung dịch qua thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh tiết lưu dung dịch Cũng tập hợp thiếtbị gọi máy nén nhiệt - - Quá trình ngưng tụ xảy thiết bị ngưng tụ - - Quá trình tiết lưu - - Quá trình bay thực thiết bị bay Qk NT TL Pk SH TLDD BDD QH P0 BH HT QA Q0 Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ SH - Bình sinh HT - Bình hấp thụ BDD - Bơm dung dịch TLDD - Tiết lưu dung dịch Đường tuần hoàn môi chất lạnh Đường tuần hoàn dung dịch Nguyên lý làm việc máy lạnh hấp thụ hay máy mén nhiệt sau: Bình hấp thụ HT “hút” hấp thụ môi chất sinh từ bình bay BH, cho tiếp xúc với dung dịch loãng từ van tiết lưu dung dịch đến Do nhiệt độ thấp dung dịch loãng hấp thụ môi chất để trở thành dung dịch đậm đặc Nhiệt toả trình hấp thụ thải cho nước làm mát Dung dịch đậm đặc bơm dung dịch bơm lên bình sinh Ở nhờ nhiệt độ cao, môi chất bị tách khỏi dung dịch đậm đặc áp suất cao để vào thiết bị ngưng tụ Ở thiết bị ngưng tụ môi chất nhường nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ lại thành lỏng môi chất vào thiết bị tiết lưu Môi chất qua thiết bị tiết lưu áp suất nhiệt độ giảm xuống vào bình bay Ở bình bay môi chất nhận nhiệt vật cần làm lạnh bay dung dịch loãng bình hấp thụ hấp thụ khép kín vòng tuần hoàn môi chất lạnh Trong chu trình bình sinh gia nhiệt nước khí nóng, lượng mặt trời… Toàn thiết bị phía TL, TLDD bơm có áp suất ngưng tụ p k thiết bị phía có áp suất p0 Sau sinh hơi, dung dịch đậm đặc trở thành dung dịch loãng qua van TLDD trở bình hấp thụ, khép kín vòng tuần hoàn dung dịch Để hiểu rõ nguyên tắc hoạt động máy lạnh hấp thụ ta so sánh sơ đồ đơn giản máy lạnh hấp thụ với máy lạnh nén sau: Chu trình máy lạnh hấp thụ Chu trình máy lạnh nén Qk Qk NT TL Pk NT SH TLDD BDD QH P0 TL Pk P0 BH HT QA MN BH 1 Q0 Q0 Phương trình cân nhiệt qk + qA = q0 + qH + qB Trong đó: qk - Năng suất nhiệt riêng, kJ/kg q0 - Năng suất lạnh riêng, kJ/kg qA - Nhiệt hấp thụ riêng, kJ/kg qH - Nhiệt riêng tiêu tốn cho trình qk = q0 + l Trong đó: qk - Năng suất nhiệt riêng, kJ/kg q0 - Năng suất lạnh riêng, kJ/kg l - Công nén riêng, kJ/kg sinh hơi, kJ/kg; qB - Nhiệt riêng tiêu tốn cho bơm dung dịch, kJ/kg; Hệ số lạnh máy lạnh nén hơi: ε= q0 l Hệ số lạnh máy lạnh hấp thụ: ξ= q0 q0 Vì qB Trong đó: ζr - Nồng độ dung dịch đậm đặc; ζa - Nồng độ dung dịch loãng; ∆ζ - Còn gọi vùng khử khí, nghĩa hiệu nồng độ đậm đặc loãng vùng khử khí phải dương MÔI CHẤT DÙNG TRONG MÁY LẠNH HẤP THỤ: Trong máy lạnh hấp thụ, kèm với môi chất lạnh phải có chất hấp thụ, thường người ta gọi cặp môi chất Có hai loại cặp môi chất: hấp thụ (liên kết hóa học) hấp phụ (liên kết học) Cặp môi chất hấp thụ: cặp môi chất có liên kết hóa học với (lỏng rắn) như: H2O/CaCl2; NH3/H2O; H2O/Silicagel… Cặp môi chất hấp phụ cặp môi chất có liên kết học với H2O/Zeôlit Trong ký hiệu cặp môi chất chất có nhiệt độ sôi thấp (môi chất lạnh) viết trước, chất hấp thụ viết sau hai ký hiệu gạch chéo * Ví dụ: NH3/H2O ( NH3 môi chất; H2O chất hấp thụ) H2O/BrLi (H2O môi chất; BrLi chất hấp thụ) Yêu cầu cặp môi chất: - Có tính chất nhiệt động tốt - Không độc hại, dễ cháy, dễ nổ - Không ăn mòn vật liệu chế tạo máy - Phải rẻ tiền, dễ kiếm… Ngoài cặp môi chất cần phải: - Hòa tan hoàn toàn vào nhiệt độ sôi điều kiện áp suất xa tốt, để môi chất lạnh sinh bình sinh không lẫn chất hấp thụ - Nhiệt dung riêng dung dịch phải bé, đặc biệt máy lạnh hấp thụ chu kỳ để tổn thất nhiệt khởi động máy nhỏ 10 Để tính toán trình làm việc máy lạnh hấp thụ người ta dựa vào định luật Raunlt áp dụng cho hỗn hợp “lý tưởng” hai nhiều thành phần Đối với hỗn hợp hai thành phần ta có: Quan hệ áp suất với nồng độ mol thành phần hợp p(T) = ψ’1.p1(T) + ψ’2.p2(T) Trong đó: p(T) - Tổng áp suất hệ thống nhiệt độ T, MPa ψ’1, ψ’2 - Nồng độ mol thành phần hỗn hợp, kmol thành phần/kmol hỗn hợp; p1(T), p2(T) - Phân áp suất thành phần, MPa Phương trình (1.3) có điều kiện phụ là: ψ’1 + ψ’2 = Quan hệ nồng độ khối lượng ζ nồng độ mol sau ξ ψ= Μ ξ + (1− ξ ) Μ1 Ở ψ = ψ2 ξ = ξ2 nồng độ môi chất lạnh dung dịch, ξ (kg thành phần/kg hỗn hợp) 44 k.Q Q0 = ,W b Trong đó: k – Hệ số tính đến tổn thất đường ống thiết bị hệ thống Hệ số hệ thống làm lạnh trực tiếp phụ thuộc vào nhiệt độ bay môi chất, với t0 = -150C chọn k = 1,05 b - Hệ số thời gian làm việc Đối với hệ thống lạnh nhỏ chọn b = 0,7 Nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho dàn bay suất thời gian làm việc hệ thống: Q’ = Q0.τ, J Lượng methanol cần cung cấp là: M mc = Q' , kg r Trong đó: r - Nhiệt ẩn hóa methanol, J/kg 4.2 Tính toán nhiệt thiết bị ngưng tụ: Thiết bị ngưng tụ sử dụng cho máy lạnh hấp thụ sử dụng NLMT thường loại dàn ngưng có cánh tản nhiệt, trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên với môi trường không khí bên Do hiệu nhiệt độ ngưng tụ ∆tk môi chất lạnh ngưng tụ môi trường chọn: ∆tk = tk - tmt = 150C Khi diện tích trao đổi nhiệt dàn ngưng tính theo công thức: F = Qk , m2 k.Δt k Trong đó: Qk - Nhiệt thải ngưng tụ (với hệ thống chọn Qk = Q0 , W) k - hệ số truyền nhiệt, chọn k = 30 W/m2K F - Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt dàn ngưng, m2 * Tính toán trình hấp phụ: Theo lí thuyết Eucken Poljani, người ta tính đẳng nhiệt hấp phụ nhiệt độ T2 biết đẳng nhiệt hấp phụ thành phần nhiệt độ T Đường hấp phụ đẳng nhiệt hấp phụ biểu thị theo đồ thị p - a + Tính tung độ a: a = a1 V1 V2 45 Trong đó: a1 - tung độ cấu tử chuẩn, thường chọn benzen, kg/kg than a2 - tung độ cấu tử cần tính, kg/kg than V1, V2 - Thể tích mol cấu tử chuẩn cấu tử cần tính, m3/kmol M V = ρ Trong đó: M – Khối lượng phân tử, kg/kmol (của benzen M = 78 kg/kmol; methanol M2 = 32 kg/kmol) ρ - Khối lượng riêng, kg/m3 (của benzen ρ1 = 879 kg/m3; methanol ρ2 = 792 kg/m3) M 78 V1 = = = 0,0887 , m3/kmol Suy ra: ρ1 879 V2 = M2 32 = = 0,0404 , m3/kmol ρ2 792 + Hoành độ p tính theo công thức: lg p = lg p S−2 − β a T1 p S−1 lg T2 p1 Trong đó: p1, p2 - Hoành độ điểm có áp suất cấu tử chuẩn cấu tử cần tính, mmHg pS-1 - Áp suất bão hòa cấu tử benzen nhiệt độ T , mmHg (pS-1 = 75 mmHg) pS-2 - Áp suất bão hòa cấu tử cần tính nhiệt độ T2 , mmHg Suy ra: lg p = a + a [T −1 − (7,9151 − 2,6726 lg T ).10 −3 − 8,625.10 −7.T ] , Pa Trong đó: T - Nhiệt độ methanol , K a0 = 9,1716 a1 = -2,7596.103 T1 - Nhiệt độ hấp phụ benzen, K Chọn T1 = 200C = 293 K T2 - Nhiệt độ hấp phụ metanol, K Chọn T2 = 300C = 303 K Bằng cách tính toán xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt than hoạt tính metanol hình 2.3 Và từ đường hấp phụ đẳng nhiệt tính lượng than hoạt tính cách tính áp suất bay 46 metanol vào đồ thị đường hấp phụ để có hoạt độ tĩnh a metanol Lượng than cần thiết để hấp phụ hết môi chất metanol tính công thức M than = a(kg/kg) M mc a , kg 0,265 0,252 0,23 0,224 0,195 0,182 0,134 0,061 10,6 24 36 41,6 60 66,15 87,76 142,36 P, mmHg Hình 2.3 - Đường hấp phụ đẳng nhiệt metanol HỆ THỐNG LẠNH SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ: 5.1 Sơ đồ hệ thống: 5.2 Nguyên tắc hoạt động: Hệ thống sản xuất nước đá dùng lượng mặt trời dạng máy lạnh hấp phụ thiết bị hoạt động theo chu kỳ với nguyên tắc hoạt động sau: Ban ngày van chặn mở, van tiết lưu đóng Bộ hấp phụ nhận lượng xạ mặt trời làm cho nhiệt độ hấp phụ tăng lên, môi chất (metanol) than hoạt tính bốc áp suất hấp phụ tăng (trong hấp phụ chứa chất hấp phụ rắn than hoạt tính), sau bốc khỏi chất hấp phụ, môi chất vào thiết bị ngưng tụ thải nhiệt môi trường không khí ngưng tụ lại thành lỏng chảy xuống bình chứa Quá trình diễn liên tục xạ mặt trời giảm van chặn đóng lại Bình chứa thiết kế chế tạo cho ngày phải chứa hết lượng môi chất lạnh thoát từ chất hấp phụ 47 Bức xạ mặt trời Thiết bị ngưng tụ Bộ hấp thụ Van chặn Bình chứa Thiết bị bay Van tiết lưu Hình 2.4 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh sản xuất nước đá Nửa chu kỳ sau môi chất làm việc vào ban đêm Khi hết xạ mặt trời van chặn đóng lại Bộ hấp phụ lúc xạ nhiệt nhờ trình xạ mà nhiệt độ hấp phụ giảm xuống, khả hấp thụ chất hấp phụ tăng, áp suất hấp phụ giảm xuống, đến toàn collector làm mát đến nhiệt độ môi trường lúc mở từ từ van tiết lưu, lỏng môi chất qua tiết lưu chảy vào thiết bị bay hơi, môi chất nhận nhiệt nước làm đá bay lên hấp phụ Nước nhiệt hóa rắn môi chất than hoạt tính hấp phụ hấp phụ lại 5.3 Cấu tạo thiết bị: * Bộ hấp phụ: Là thiết bị quan trọng, định đến hiệu suất máy lạnh Cấu tạo hấp phụ bao gồm ống hình trụ sơn màu đen bề mặt, bên ống trụ lớp than hoạt tính lớp lưới sắt, không gian bên để thoát môi chất xuống dàn ngưng tụ hình 2.5 Bề mặt ống thép nhận xạ mặt trời trực tiếp, bên có lớp than hoạt tính ngậm môi chất lạnh, nhận nhiệt môi chất bay thoát qua lớp lưới thép vào không gian bên ống trụ thoát xuống thiết bị ngưng tụ Bộ hấp thụ gồm module nối song song với Bộ hấp thụ tính toán thiết kế phù hợp với công suất lạnh máy 48 Hình 2.5 - Cấu tạo hấp phụ NLMT - Đường môi chất; - Ống hình trụ có sơn đen bề mặt; - Than hoạt tính; - Đường môi chất vào dàn ngưng tụ; - Lớp lưới thép; - Gương phản xạ * Thiết bị bay hơi: Thiết bị bay có cấu tạo dạng ống lồng ống, lỏng môi chất cấp vào không gian ống, bên chứa nước làm đá Môi chất từ bình chứa qua tiết lưu xuống áp suất thấp đưa vào thiết bị bay từ phía (5), môi chất lỏng nhận nhiệt nước làm đá bay qua đường trở hấp phụ * Thiết bị ngưng tụ: Thiết bị ngưng tụ có cấu tạo gồm tổ hợp ống thép ghép song song đưa vào ống góp chung, bề mặt dàn có cánh tản nhiệt để tăng cường trình trao đổi nhiệt hình 2.7 Hình 2.6 - Cấu tạo thiết bị bay - Nắp đậy; - Hơi môi chất khỏi thiết bị bay lên hấp phụ; - Nước làm đá; Môi chất lạnh; - Lỏng môi chất từ bình chứa Hình 2.7 - Cấu tạo dàn ngưng - Hơi môi chất vào; - Cánh 49 tản nhiệt; - Ống dẫn môi chất; TỔ HỢP HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ VÀ NƯỚC NÓNG: - Ống góp; - Đường lỏng 6.1 Sơ đồ hệ thống: môi chất Hình 2.8 Sơ đồ tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng 6.2 Nguyên tắc hoạt động: Collector hấp thụ lượng mặt trời làm nóng nước, nhiệt độ nước bình chứa tăng lên làm tăng nhiệt độ thiết bị hấp thụ đặt bình chứa Khi nhiệt độ chất hấp phụ phận hấp phụ tăng môi chất lạnh bốc khỏi chất hấp phụ làm cho áp suất hệ thống tăng lên đến áp suất ngưng tụ Hơi môi chất thoát ngưng tụ lại dàn ngưng chảy xuống thiết bị bay Nhiệt độ nước bình chứa phận hấp thụ tiếp tục tăng nhận nhiệt xạ mặt trời từ collector theo nguyên lý đối lưu tuần hoàn tự nhiên đạt đến nhiệt độ khoảng (800C ÷ 950C) Quá trình bốc ngưng tụ xảy từ sáng đến tối (lúc không ánh nắng mặt trời) Khi nước nóng bình chứa dẫn sử dụng vào ban đêm dẫn đến bình chứa khác nước bình chứa tự động bổ sung nguồn nước lạnh từ bên (nhiệt độ nước lạnh khoảng 150C), nước lạnh vào làm mát phận hấp thụ, nhiệt độ phận hấp thụ giảm xuống cách đột ngột, áp suất môi chất phận hấp thụ giảm xuống đến áp suất bay môi chất lạnh lúc trình bay môi chất lạnh xảy nước đá tạo thành thùng đá Trong trình sản xuất nước đá, collector đóng vai trò thiết bị giải nhiệt Quá trình làm lạnh tiếp tục xảy suốt đêm đến collector nhận nhiệt từ xạ mặt trời vào ngày hôm sau, lúc lấy nước đá để dùng Ưu điểm đặc trưng hệ thống cung cấp nước nóng làm lạnh kiểu collector đóng vai trò hai mục đích: Vừa hấp thụ nhiệt từ xạ mặt trời 50 để làm nóng nước ban ngày, vừa giải nhiệt cho trình hấp thụ vào ban đêm Mà nhược điểm làm giảm hiệu hệ thống cung cấp nước nóng lượng mặt trời bình thường) Do toàn lượng mặt trời sử dụng cách có ích 6.3 Cấu tạo thiết bị: * Thiết bị hấp thụ - bình chứa: Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng có thiết bị hấp thụ cấu tạo dạng bình hình trụ nằm ngang, bên có than hoạt tính, chất hấp thụ gia nhiệt bới nước nóng làm mát nước lạnh Thiết bị hấp thụ tính toán thiết kế dựa lượng than hoạt tính, lượng than phải hấp thụ hết lượng môi chất methanol để làm đông kg nước đá * Thiết bị bay hơi: Thiết bị bay tổ hợp có cấu tạo tương tự hình 2.6 * Bộ thu lượng mặt trời: Bộ thu lượng mặt trời hệ thống có dạng kiểu ống có gương phản xạ parabol trụ cố định đối lưu không khí tự nhiên Với thu hệ thống hoạt động không cần thêm nguồn lượng lượng mặt trời Tính toán với sản lượng kg nước đá /ngày, thu cần thiết khoảng m2 Nước nóng hệ thống đạt 900C MÁY LẠNH HẤP THỤ DÙNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI: Năng lượng mặt trời cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ, hình 2.9 sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr loại tác dụng đơn Quá trình thực máy lạnh hấp thụ H 2O/LiBr dựa vào đặc tính dung dịch H2O - LiBr nhiệt độ thấp hấp thụ hấp thụ nước mạnh, nhiệt độ cao lại giải phóng nước hấp thụ Dựa vào đặc tính để hoàn thành chu trình lạnh Những thiết bị bố trí hai bình hình trụ để dễ dàng trì chân không hệ thống Bình có áp suất ngưng tụ bình có áp suất bay Trong bình có bố trí dàn ngưng tụ B phận sinh A, bình bố trí dàn bay C hấp thụ D, thiết bị có độ chênh nhiệt độ đáng kể bình nhiệt độ ngưng tụ nhiệt độ gia nhiệt, bình nhiệt độ bay hấp thụ không cần cách nhiệt chân không cao thiết bị cách nhiệt lý tưởng 51 B A C D HE Hình 2.9 - Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr loại tác dụng đơn - Bơm chân không; - Chất tải lạnh; - Nguồn nhiệt cấp; Đường nước làm mát; - Ống giảm áp (Xiphông); - Đường nước làm mát vào; - Bơm dung dịch; HE - Thiết bị hồi nhiệt; A - Thiết bị sinh hơi; B - Ngưng tụ; C - Bay hơi; D - Hấp thụ Nguồn nhiệt đưa vào bình sinh A để gia nhiệt cho dung dịch đậm đặc H2O/LiBr (nhiệt độ ≥ 800C) Hơi nước sinh bay lên dàn ngưng B, thải nhiệt cho nước làm mát ngưng tụ lại Dung dịch đậm đặc nước trở thành dung dịch loãng đưa trở lại dàn hấp thụ bình Vì vòi phun làm nhiệm vụ giảm áp nên không cần van tiết lưu đặc biệt Nhiều người ta phải có biện pháp phụ để đưa dung dịch loãng đến dàn hấp thụ Nước sau ngưng tụ dàn ngưng B chảy qua ống giảm áp để cân áp suất bơm qua vòi phun vào dàn bay C Do áp suất thấp nước bay để sinh lạnh Hơi nước sinh dàn bay C dung dịch loãng hấp thụ phận hấp thụ D Nhiệt lượng tỏa trình hấp thụ nước làm mát lấy Lạnh sinh dàn bay C chất tải lạnh (cũng nước) đưa đến nơi tiêu dùng 52 Dung dịch đậm đặc sau trình hấp thụ bơm bơm lên bình sinh A qua thiết bị trao đỏi nhiệt HE Dung dịch loãng chảy từ bình sinh trở lại bình hấp thụ Thiết bị trao đổi nhiệt HE dùng để nâng cao hiệu suất nhiệt Ở dung dịch loãng làm nguội dung dịch đậm đặc làm nóng Để làm tăng hệ số trao đổi nhiệt bình bay C ống xoắn chất tải lạnh tưới môi chất lạnh liên tục nhờ bơm tuần hoàn Khi nhiệt độ bay hạ xuống ÷ 40C nhiệt độ chất tải lạnh đạt ÷ 80C Nước làm mát qua bình hấp thụ, sau đến bình ngưng, nhiệt độ ngưng tụ cao nhiệt độ hấp thụ chút Nhánh nước phụ có nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ ngưng tụ hấp thụ tùy ý không phụ thuộc vào Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời sử dụng nhiều mục đích khác làm lạnh sản phẩm công nghiệp (cấp đông bảo quản) điều hòa không khí Hình 2.10 loại máy lạnh Collector nhận nhiệt từ xạ mặt trời làm nóng nước Nước nóng chứa bình chứa 3, nước nóng bình chảy vào thiết bị sinh 8, làm cho nhiệt độ dung dịch đậm đặc tăng, môi chất sinh bay lên thiết bị ngưng tụ ngưng tụ thành lỏng, lỏng môi chất qua tiết lưu có áp suất giảm nhận nhiệt chất tải lạnh bay thiết bị bay Hơi môi chất dung dịch loãng hấp thụ lại bình hấp thụ 10 trơe thành dung dịch đậm đặc bơm dung dịch bơm trả lại bình sinh Hơi môi chất sau bay bình sinh dung dịch loãng tự chảy bình hấp thụ để tiếp tục hấp thụ môi chất sinh từ thiết bị bay làm lạnh Tháp giải nhiệt có vai trò giải nhiệt nước làm mát sau nhận nhiệt thiết bị hấp thụ ngưng tụ, nước lại bơm tuần hoàn thực vòng tuần hoàn kín Trong trường hợp nước bình chứa không đủ nhiệt độ cấp cho bình sinh cần lượng phụ trợ để thực chu trình 53 10 11 12 14 13 Hình 2.10 - Hệ thống làm mát không khí dùng lượng mặt trời - Bức xạ mặt trời; - Collector; - Bình chứa; - Nguồn lượng phụ trợ; - Thiết bị ngưng tụ; - Tiết lưu; - Thiết bị bay hơi; - Bình sinh hơi; - Thiết bị hồi nhiệt; 10 - Bình hấp thụ; 11 - Van ngả; 12 - Bơm dung dịch; 13 - Bơm nước làm mát; 14 - Tháp giải nhiệt Đối với vùng vừa có nhu cầu làm mát không khí vào mùa nóng, sưởi ấm vào mùa lạnh ta sử dụng hệ thống cung cấp nước nóng, sưởi ấm điều hòa không khí hình 2.11 54 16 15 92 14 93 91 11 10 12 13 Hình 2.10 - Hệ thống cung cấp nước nóng, sưởi ấm điều hòa không khí sử dụng NLMT - Bức xạ mặt trời; - Collector; - Thiết bị trao đổi nhiệt; - Bình chứa; - Thiết bị hồi nhiệt; 6,8 - Van ngả; - Nguồn lượng phụ trợ; - Hệ thống làm lạnh (91 - Hấp thụ; 92 - Ngưng tụ; 93 - Sinh hơi); 10 - Thiết bị nấu nước; 11 - Bình nước nóng; 12 - Tháp giải nhiệt; 13 - Bơm nước; 14 - Dàn lạnh; 15 - Sưởi ấm; 16 - Dàn phụ trợ * Các bước cách thức thực công việc: THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, VẬT TƯ: (Mỗi học sinh phải trang bị) TT Loại trang thiết bị Giấy học sinh, bút viết Máy tính Giáo trình: Hệ thống máy lạnh khác Số lượng 1quyển, chiếc 55 QUI TRÌNH THỰC HIỆN: 2.1 Qui trình tổng quát: TT Tên bước Thiết bị công việc dụng cụ, vật tư Khái niệm Giấy học sinh, bút viết, máy tính, giáo trình Máy lạnh hấp Giấy phụ rắn dùng học sinh, lượng mặt bút viết, trời máy tính, giáo trình Cấu tạo thiết bị Giấy máy lạnh hấp học sinh, phụ bút viết, máy tính, giáo trình Tiêu chuẩn thực Lỗi thường gặp, công việc cách khắc phục Tính toán nhiệt -Tính toán đầy Tính toán chưa đủ lượng nhiệt tổn đầy đủ lượng thất hệ thống nhiệt Hệ thống lạnh sản xuất nước đá Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời Giấy học sinh, bút viết, máy tính, giáo trình Giấy học sinh, bút viết, máy tính, giáo trình Giấy học sinh, bút viết, máy tính, giáo trình Giấy học sinh, bút viết, Trình bày đời máy lạnh hấp thụ rắn sử dụng lượng mặt trời, ưu nhược điểm - Trình bày nguyên tắc làm việc máy lạnh hấp phụ rắn - Phân tích cặp môi chất dùng hệ thống -Trình bày nguyên tắc hoạt động chu trình - Vẽ đồ thị chu trình -Trình bày nguyên tắc hoạt động chu trình - Vẽ sơ đồ hệ thống - Vẽ sơ đồ nguyên lý máy lạnh -Trình bày nguyên tắc hoạt động chu trình - Vẽ sơ đồ nguyên lý máy lạnh -Trình bày nguyên Trình bày chưa đủ ưu nhược điểm Trình bày không đủ nguyên tắc hoạt động Tra sai thông số đồ thị Không biểu diễn chu trình đồ thị Vẽ sai sơ đồ nguyên lý Trình bày chưa đủ nguyên tắc hoạt động Vẽ sai sơ đồ nguyên lý Trình bày chưa đủ nguyên tắc hoạt động Vẽ sai sơ đồ nguyên lý Trình bày chưa 56 máy tính, tắc hoạt động chu đủ nguyên giáo trình trình hoạt động tắc 2.2 Qui trình cụ thể: Khái niệm Máy lạnh hấp phụ rắn dùng lượng mặt trời Cấu tạo thiết bị máy lạnh hấp phụ Tính toán nhiệt Hệ thống lạnh sản xuất nước đá Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá nước nóng Máy lạnh hấp thụ dùng lượng mặt trời * Bài tập thực hành học sinh, sinh viên: Các dạng tập: Bài 1: Tính toán hệ thống lạnh sử dụng lượng mặt trời sản suất nước đá với khối lượng 5kg/mẻ Bài 2: Tính toán trình hấp thụ than hoạt tính methanol Biết T1 - Nhiệt độ hấp phụ benzen, K T1 = 200C = 293 K ; T2 - Nhiệt độ hấp phụ metanol, K T2 = 300C = 303 K Chia nhóm: Cả lớp Thực qui trình tổng quát cụ thể * Yêu cầu đánh giá kết học tập: Mục tiêu Kiến thức Kỹ Thái độ Nội dung Vẽ sơ đồ nguyên lý đồ thị chu trình Thuyết minh nguyên tắc hoạt động Giải tập Phân tích ưu nhược điểm chu trình So sánh ưu nhược điểm chu trình với Biểu diễn trình tra thành thạo thông sốtrên đồ thị - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, nghiêm túc, cẩn thận, tỷ mỉ, thực tốt vệ sinh công nghiệp Tổng * Ghi nhớ: - Tính chất cặp môi chất - Biểu diễn thông số đồ thị - Sơ đồ nguyên lý đồ thị biểu diễn chu trình - Nguyên tắc hoạt động chu trình - Các phương pháp giải tập liên quan đến chu trình Điểm 4 10 57 * Kiểm tra cuối bài: `Thực kiểm tra tiết lý thuyết tập 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Kỹ Thuật lạnh sở, Nhà Xuất GD – Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy Bài tập kỹ thuật lạnh, Nhà Xuất GD – Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hoàng Dương Hùng ... Chương trình môn học Máy lạnh hấp thụ CHƯƠNG 1: MÁY LẠNH HẤP THỤ Đại cương Chu trình lý thuyết Môi chất dùng máy lạnh hấp thụ Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr) Máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước... hấp thụ Đại cương Chu trình lý thuyết Môi chất dùng máy lạnh hấp thụ Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr) Máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước Máy lạnh hấp thụ hai nhiều cấp Máy lạnh hấp thụ. .. amôniắc/nước; Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr); Máy lạnh hấp thụ hai nhiều cấp; Máy lạnh hấp thụ khuếch tán; Máy lạnh hấp thụ chu kỳ - Trình bày nguyên tắc hoạt động hệ thống máy lạnh hấp thụ