Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3H2O sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải

Dung dịch có nồng độ cao ở bình hấp thụ được bơm dung dịch bơm vào bình sinh hơi, tại đây dưới tác dụng của nguồn nhiệt cấp xảy ra quá trình phân li hơi môi chất.. Nguồn nhiệt hơi nước,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

ĐẶNG THẾ HÙNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ NH3/H2O SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ NHIỆT THẢI.

Chuyên ngành: Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Máy và thiết bị lạnh

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:

TS ĐẶNG TRẦN THỌ

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến TS Đặng Trần Thọ đã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện Luận án

Tác giả xin chân thành cảm ơn đến TS Nguyễn Việt Dũng, GS TSKH Đặng Quốc Phú (Viện khoa học và công nghệ Nhiệt – Lạnh, Đại học Bách Khoa Hà Nội) vì những ý kiến đóng góp quý báu cho việc hoàn thành nội dung của Luận án

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới tập thể các thầy, các cô viện Khoa học và Công Nghệ Nhiệt - Lạnh đã có nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến trong quá trình thực hiện Luận án

Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể anh em công nhân trong xưởng chế tạo thiết bị, Công ty Cơ - Nhiệt - Năng lượng Bách đã giúp đỡ tác giả trong việc chế tạo, lắp đặt thiết bị thí nghiệm, tiến hành đo đạc và thu thập số liệu, góp phần vào

sự thành công của Luận án an thực hiện Luận án này

Hà nội, ngày 12 tháng 4 năm 2012

Học viên

Đặng Thế Hùng

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả Luận án

ĐẶNG THẾ HÙNG

1.1 Định nghĩa và phân loại máy lạnh hấp thụ

1.1.1 Định nghĩa, nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ 1

1.1.2 Phân loại máy lạnh hấp thụ 2

1.1.2.1 Máy lạnh hấp thụ Nước/Bromualiti (H2O/LiBr) 2

1.1.2.2 Máy lạnh hấp thụ Amoniac/Nước (NH3/H2O) 8

1.1.2.3 Máy lạnh hấp thụ khuếch tán 11

1.2 Đặc trưng cơ bản của máy lạnh hấp thụ

1.2.1 Năng lượng dùng trong máy lạnh hấp thụ 12

1.2.2 Môi chất sử dụng trong máy lạnh hấp thụ 20

1.2.3 Vật liệu chế tạo máy lạnh hấp thụ 22

1.3 Kết quả nghiên cứu về máy lạnh hấp thụ

1.3.1 Các kết quả nghiên cứu trên thế giới 24

1.3.2 Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam 25

1.4 Mục đích nghiên cứu của luận án 26

Chương 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY LẠNH HẤP THỤ

2.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ NH3/H2O 27

2.2 Cơ sở tính toán chu trình máy lạnh hấp thụ NH3/H2O 28

2.2.1 Phương trình tính toán các thông số vật lý của NH3/H2O 28

2.2.2 Tính toán chu trình máy lạnh hấp thụ NH3/H2O 31

2.3 Cơ sở tính toán, thiết kế các thiết bị 36

2.3.1 Tính toán thiết bị ngưng tụ 38

2.3.2 Tính toán thiết bị bay hơi 44

2.3.3 Tính toán bình sinh hơi 47

2.3.4 Tính toán bình hấp thụ 49

2.3.5 Tính chọn bơm 50

2.3.6 Tính chọn đường ống kết nối 51

2.3.7 Tính chọn van tiết lưu 52

2.3.8 Tính thiết kế hệ thống cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ 53

3.2 Tính toán chu trình máy lạnh hấp thụ NH3/H2O 57

3.3 Tính toán các chi tiết của máy lạnh hấp thụ

3.3.1 Tính toán thiết bị ngưng tụ 63

3.3.2 Tính toán thiết bị bay hơi 69

3.3.3 Tính toán thiết kế máy nén nhiệt 71

3.3.4 Thiết kế bộ thu năng lượng mặt trời 75

3.3.5 Thiết kế bộ thu nhiệt từ khói thải 78

3.4 Chế tạo mô hình thực nghiệm máy lạnh hấp thụ NH3/H2O

3.4.1 Chế tạo bình sinh hơi 81

3.4.2 Chế tạo bình hấp thụ 82

3.4.3 Chọn dàn ngưng tụ 83

3.4.4 Chọn dàn bay hơi 84

3.4.5 Chế tạo buống lạnh 84

3.4.6 Chọn bơm dung dịch 85

3.4.7 Tính chọn van tiết lưu 86

3.4.8 Chế tạo bộ thu nhiệt năng lượng mặt trời 87

3.4.9 Chế tạo bộ thu nhiệt khói thải 88

3.4.10 Kết nối hệ thống 89

Chương 4 VẬN HÀNH VÀ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM 4.1 Xác định các chế độ vận hành 90

4.2 Vận hành thử nghiệm mô hình 90

4.2.1 Vận hành mô hình khi dùng khói thải 90

4.2.2 Vận hành thử nghiệm khi dùng năng lượng mặt trời 93

4.3 Đánh giá mô hình đã chế tạo 95

Chương 5 TÓM TẮT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Tóm tắt 98

5.2 Kết luận 99

5.3 Kiến nghị 99 Tài liệu tham khảo

r : Nhiệt ẩn hoá hơi, kJ/kg

C : Nhiệt dung riêng, kJ/kgK

ρ : Khối lượng riêng, kg/m3

Nu : Tiêu chuẩn Nutxen

Re : Tiêu chuẩn Râynôn

Pr : Tiêu chuẩn Prăng

Gr : Tiêu chuẩn Gratcôp

r : Thông số của dung dịch đậm đặc

a : Thông số của dung dịch loãng

0 : Thông số của môi chất lạnh ở nhiệt độ bay hơi

K : Thông số của môi chất lạnh ở nhiệt độ ngưng tụ

h : Thông số của dung dịch trong bình sinh hơi

A : Thông số của dung dịch trong bình hấp thụ

w : Thông số của môi trường làm mát

H : Thông số của nước gia nhiệt

m : Thông số của chất lỏng tải lạnh

1 : Thông số đầu vào

2 : Thông số đầu ra

t : Bên trong

n : Bên ngoài

Bảng 1.1 Một số loại nhiệt thải và nhiệt độ tương ứng 18

Bảng 1.2 Cặp môi chất sử dụng trong máy lạnh hấp thụ 21

Bảng 1.3 Vật liệu kim loại ứng dụng trong kỹ thuật lạnh 23

Bảng 3.1 Các thông số trạng thái của chu trình máy lạnh hấp thụ NH3/H2O 62

Bảng 3.2 Giá trị của các phụ tải nhiệt 64 Bảng 3.3 Thông số dàn ngưng tụ 69 Bảng 3.4 Thông số dàn bay hơi 71 Bảng 3.5 Thông số bình sinh hơi 73 Bảng 3.6 Thông số cơ bản của bình hấp thụ, 75

Bảng 3.7 Tổng hợp tính toán thiết kế bộ hâm nước bằng khói thải 80

Bảng 4.1 Kết quả đo thực nghiệm sử dụng nhiệt thải, 92

Hình 1.1 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ 1

Hình 1.4 Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép loại 1 6

Hình 1.5 Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép loại 2 7

Hình 1.6 Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép loại 3 8

Hình 1.10 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ năng lượng mặt trời loại gián đoạn 14

Hình 1.11 Sơ đồ máy lạnh hấp phụ năng lượng mặt trời loại gián đoạn 15

Hình 1.12 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ sử dụng các nguồn nhiệt kết hợp 16

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất NH3/H2O 27

Hình 2.3 Cấu tạo dàn ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí 39

Hình 2.4 Dàn lạnh đối lưu cưỡng bức 45

Hình 2.6 Bình hấp thụ kiểu ống nằm ngang giải nhiệt bằng nước 50

Hình 2.7 Văn tiết lưu tự động 52 Hình 2.8 Cấu tạo collector ống thủy tinh chân không 53

Hình 2.9 Sơ đồ làm việc hệ thống cấp nhiệt cho bình sinh hơi 56

Hình 2.10 Cấu tạo bộ thu nhiệt khói thải 59

Hình 3.1 Bố trí ống trao đổi nhiệt của dàn ngưng 68

Hình 3.2 Cấu tạo dàn ngưng 70 Hình 3.3 Cấu tạo dàn bay hơi 71 Hình 3.4 Cấu tạo bình sinh hơi 74 Hình 3.5 Cấu tạo bình hấp thụ 75 Hình 3.6 Cấu tạo bộ thu nhiệt năng lượng mặt trời 79

Hình 3.10 Hình ảnh dàn ngưng 83

Hình 3.11 Hình ảnh dàn bay hơi 84

Hình 3.13 Hình ảnh bơm dung dịch 86

Hình 3.14 Hình ảnh van tiết lưu 86

Hình 3.15 Hình ảnh bộ thu nhiệt năng lượng mặt trời 87

Hình 3.16 Hình ảnh bộ thu nhiệt khói thải 88

Hình 3.17 Hình ảnh kết nối thiết bị tổng thể 89

Hình 4.1 Biến thiên nhiệt độ gia nhiệt và nhiệt độ buồng lạnh theo thời gian

Hình 4.2 Biến thiên nhiệt độ gia nhiệt và nhiệt độ buồng lạnh theo thời gian khi cấp

Hình 4.3 Đường đặc tính nhiệt độ nguồn nhiệt cấp khi cấp nhiệt bằng khói thải và

năng lượng mặt trời 96 Hình 4.4 Đường đặc tính nhiệt độ buồng lạnh khi cấp nhiệt bằng khói thải và năng

lượng mặt trời 96

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Định nghĩa và phân loại máy lạnh hấp thụ

1.1.1 Định nghĩa, nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ

Máy lạnh hấp thụ là máy lạnh không dùng máy nén hơi chạy bằng điện như máy lạnh thông thường mà dùng cụm “máy nén nhiệt”, sử dụng nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp để phân ly môi chất lạnh ra khỏi hỗn hợp cặp môi chất hấp thụ tạo thành quá trình lưu động của môi chất lạnh trong hệ thống máy lạnh [10]

Cụm máy nén nhiệt trong máy lạnh hấp thụ bao gồm: Thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ được trình bày như trên hình 1.1

Dung dịch có nồng độ cao ở bình hấp thụ được bơm dung dịch bơm vào bình sinh hơi, tại đây dưới tác dụng của nguồn nhiệt cấp xảy ra quá trình phân li hơi môi chất Sau quá trình phân li, dung dịch giảm nồng độ và lưu động trở lại bình hấp thụ qua thiết bị tiết lưu dung dịch Còn hơi môi chất lưu động tới thiết bị ngưng tụ Tại

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ

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

TLDD: Tiết lưu dung dịch, NT: Bình ngưng tụ, BH: Bình bay hơi

đây, hơi môi chất truyền nhiệt cho môi trường làm mát và ngưng tụ thành môi chất lỏng có áp suất cao Lỏng cao áp lưu động qua thiết bị tiết lưu, giảm áp suất rồi lưu động tới thiết bị bay hơi Tại đây, môi chất lỏng nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh, bay hơi lưu động về bình hấp thụ Ở bình hấp thụ, hơi môi chất được hấp thụ vào dung dịch rồi tiếp tục một vòng tuần hoàn mới

1.1.2 Phân loại máy lạnh hấp thụ

1.1.2.1 Máy lạnh hấp thụ Nước/Bromualiti (H 2 O/LiBr)

Máy lạnh hấp thụ nước/bromualiti được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong kỹ thuật điều hòa không khí, trong đó nước là môi chất lạnh và bromualiti là chất hấp thụ Máy lạnh hấp thụ nước/bromualiti có các ưu nhược điểm chính như 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 hơi môi chất vì từ dung dịch H2O/LiBr chỉ có hơi môi chất lạnh là nước thoát ra

+ Nhiệt độ nguồn nhiệt cấp cho bình sinh hơi cho phép thấp đến 80[oC] do

đó có thể sử dụng các nguồn nhiệt thải rẻ tiền Nếu có nguồn hơi nước có nhiệt độ cao, đầu tiên có thể dùng chạy máy lạnh tuabin, sau đó mới dùng cho máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr

- Nhược điểm:

+ Tính ăn mòn của dung dịch rất cao, gây han gỉ thiết bị

+ Phải duy trì chân không trong thiết bị

+ Nhiệt độ làm lạnh thấp nhất là 5 [oC] vì ở đây nước là môi chất có nhiệt

độ đóng băng ở 0 [oC]

Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr có thể được chia làm các loại sau:

a Máy lạnh hấp thụ H 2 O/LiBr tác dụng đơn (Single Effect)

Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng đơn (Single Effect) có ba vòng tuần hoàn: tuần hoàn môi chất lạnh (nước) tuần hoàn dung dịch tuần hoàn nước làm mát Ở đây có thể bố trí thêm hồi nhiệt để tăng thêm hiệu quả nhiệt (giải nhiệt cho dung dịch có nồng độ thấp trước khi vào bình hấp thụ (HT)) Sơ đồ nguyên lý của

loại này được trình bày trên hình 1.2

Bình 1 có áp suất ngưng tụ, nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ gia nhiệt tương ứng với nó là các thiết bị ngưng tụ và sinh hơi Bình 2 có áp suất bay hơi, nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ hấp thụ, tương ứng là thiết bị bay hơi và thiết bị hấp thụ Hai bình không cần bố trí thêm cách nhiệt vì chân không cao trong thiết bị đã cách nhiệt lý tưởng

Nguồn nhiệt (hơi nước, khói thải, năng lượng mặt trời có nhiệt độ 80 [oC]) thông qua thiết bị trao đổi nhiệt cấp nhiệt cho dung dịch H2O/LiBr có nồng độ cao trong bình sinh hơi Môi chất lạnh là hơi nước sinh ra bay lên dàn ngưng tụ ở phía trên, truyền nhiệt cho nước làm mát và ngưng tụ lại còn dung dịch lúc này trở thành dung dịch có nồng độ thấp và tiết lưu về bộ phận hấp thụ ở bình 2 qua hệ thống vòi

Hình 1.2 Máy lạnh hấp thụ H 2 O/LiBr được bố trí trong hai vỏ

SH: Ngăn sinh hơi, HT: Ngăn hấp thụ, BH: Dàn bay hơi, HN:Hồi nhiệt, NT: Dàn ngưng tụ, Bdd: Bơm dung dịch, 1,2: Vó bình, 3 Bơm môi chất,

4: Xi phôn, : Đường tuần hoàn dung dịch.⎯ :Đường tuần hoàn môi chất

phun Nước sau khi ngưng tụ ở dàn ngưng sẽ tiết lưu qua xi phông 4 để cân bằng áp suất rồi chảy về dàn bay hơi Tại đây, nhờ áp suất thấp, nước bay hơi sinh lạnh Hơi nước sinh ra sẽ được dung dịch có nồng độ thấp hấp thụ ở bộ phận hấp thụ Nhiệt tỏa ra do hấp thụ (hay ngưng tụ tại áp suất thấp) sẽ truyền cho nước làm mát Lạnh

ở dàn bay hơi sẽ được chất tải lạnh là nước đưa đến nơi tiêu thụ

Sau khi hấp thụ hơi nước, dung dịch trở thành có nồng độ cao và được bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi Ở đây thiết bị hồi nhiệt bố trí để tận dụng nhiệt từ dung dịch có nồng độ thấp có nhiệt độ cao gia nhiệt cho dung dịch có nồng độ cao

có nhiệt độ thấp trước khi vào bình sinh hơi

Ngoài ra để tăng hệ số trao đổi nhiệt tại dàn bay hơi, người ta thiết kế bộ phận thu hồi nước ngưng chảy từ dàn ngưng tụ về qua xi phông 4 rồi dùng bơm tưới đều lên thiết bị trao đổi nhiệt với chất tải lạnh (dạng ống xoắn) Nước làm mát tại bộ phận hấp thụ và bộ phận ngưng tụ có nhiệt độ khác nhau do đó người ta bố trí nhánh phụ của đường tuần hoàn nước làm mát để cân bằng nhiệt độ

Các chi tiết chuyển động (sử dụng điện năng) là bơm dung dịch và bơm môi chất với yêu cầu độ kín lớn và chân không cao (vì môi trường trong các bình đòi hỏi Chân không cao) Ngoài ra cần bố trí thêm bơm hâm không để loại trừ khí trơ, không khí nhằm duy trì độ chân không cao

Hình 1.3: Máy lạnh hấp thụ H 2 O/LiBr được bố trí trong một vỏ

SH: Bình sinh hơi, HT: Dàn hấp thụ, BH: Dàn bay hơi, NT: Dàn ngưng

HN: Hồi nhiệt, Bdd: Bơm dung dịch, Bmc: Bơm môi chất

Năng suất lạnh của máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr có thể điều chỉnh dễ dàng Khả năng giảm tới 10% năng suất lạnh tối đa bằng cách điều chỉnh nguồn nhiệt cấp vào bình sinh hơi và nguồn nước làm mát hoặc trích một phần dung dịch có nồng độ cao lẽ ra phải vào bình sinh hơi quay trở về bình hấp thụ (để làm tăng nhiệt độ dung dịch ở bình hấp thụ) Có thể kết hợp cả hai phương pháp trên

Hình 1.3 là sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr được bố trí trong một

vỏ Bình sinh hơi và ngưng tụ có áp suất cao được bố trí phía trên ngăn cách với phía dưới bởi vách ngăn (vách ngăn có bố trí phần thoát nước ngưng tụ xuống phía dưới Bình hấp thụ và bay hơi có áp suất thấp bố trí phía dưới Cách bố trí này cũng đòi hỏi chân không cao

b Máy lạnh hấp thụ H 2 O/LiBr tác dụng kép (Double Effect)

Nhược điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng đơn là khi tăng nhiệt độ nguồn nhiệt thì COP gần như tăng không đáng kể, COPmax = 0,76 Do đó,

để tận dụng hiệu suất của các nguồn nhiệt có nhiệt thế cao ta sử dụng sơ đồ tác dụng kép Sơ đồ này làm việc rất hiệu quả với phương pháp cấp nhiệt là khí đốt và đang được sử dụng rộng rãi để làm lạnh nước (chất tải lạnh) cho điều hòa không khí Các sơ đồ máy lạnh hấp thụ tác dụng kép có nguyên tắc hoạt động chung như sau: hơi nước (môi chất lạnh) được sinh ra và quá nhiệt nhờ nguồn nhiệt có nhiệt độ cao từ bình sinh hơi (SH) đi vào ống xoắn tại bình trung gian (TG) Tại đây, hơi nước quá nhiệt nhả nhiệt cho nước bên ngoài ống xoắn rồi sục thẳng vào bình ngưng tụ (NT) và ngưng tụ hoàn toàn tại đây Nước trong bình trung gian (TG) được gia nhiệt sẽ hóa hơi và đi vào bình ngưng tụ nhờ hệ thống giảm áp rồi ngưng

tụ tại đây Chính phần hơi nước (môi chất lạnh) bổ sung này đã làm tăng hiệu suất nhiệt Cách đặt tên là tác dụng kép là do có 2 lần sinh hơi và 2 lần ngưng tụ (một lần ngưng tụ và sinh hơi đồng thời tại bình trung gian)

Máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép bao gồm ba loai chính:

- Loại 1 (hình 1.4) là loại cấp dịch nối tiếp với 2 thiết bị hồi nhiệt (HN1) và

(HN2), dung dịch có nồng độ cao được bơm vào bình sinh hơi (SH)

Loại sơ đồ này có các đặc điểm sau:

+ Dung dịch có nồng độ cao từ bình hấp thụ (HT) được cấp hết vào bình sinh hơi (SH)

+ Dung dịch có nồng độ cao đi qua hồi nhiệt (HN1) sau đó mới đến (HN2)

Bộ hồi nhiệt (HN1) làm việc với dung dịch có nồng độ cao đến từ bình hấp thụ (HT) và dung dịch có nồng độ thấp đến từ bình trung gian (TG) Bộ hồi nhiệt (HN2) làm việc với dung dịch có nồng độ cao đến từ (HN1) và dung dịch trung gian từ bình sinh hơi (SH) Như vậy, dung dịch có nồng độ cao được gia nhiệt thêm khi qua (HN2)

+ Áp suất tại bình sinh hơi (SH) và ống xoắn trong bình trung gian (TG) là

Pk (lớn nhất) Áp suất tại bình ngưng tụ (NT) và trong bình trung gian (TG) là Ptg <

Pk Áp suất tại bình bay hơi (BH) và bình hấp thụ (HT) là Po < Ptg

+ Nhiệt độ tại bình sinh hơi (SH) là tk Nhiệt độ trong bình trung gian (TG)

và bình ngưng tụ (NT) là ttg < tk Tuy nhiên nhiệt độ trong ống xoắn tH ttg + 5[K] Nhiệt độ tại bình bay hơi BH và hấp thụ (HT) thấp nhất to< ttg

- Loại 2 (hình 1.5) là loại cấp dịch nối tiếp với 2 hồi nhiệt, nhưng dung dịch có nồng độ cao đưa vào bình trung gian và có thêm một bơm dung dịch để bơm dung dịch có nồng độ thấp vào bình sinh hơi (SH)

Đặc điểm của loại sơ đồ này như sau:

Hình1.4 Máy lạnh hấp thụ H 2 O/LiBr tác dụng kép loại 1

SH: Bình sinh hơi, HT: Dàn hấp thụ, BH: Dàn bay hơi, NT: Dàn ngưng tụ

HN: Hồi nhiệt, Bdd: Bơm dung dịch, Bmc: Bơm môi chất, TG: Bình trung gian

+ Dung dịch có nồng độ cao từ bình hấp thụ (HT) qua bộ trao đổi nhiệt (HN1) trước khi cấp hoàn toàn vào bình trung gian (TG)

+ Bộ hồi nhiệt (HN1) làm việc với dòng dung dịch có nồng độ cao đến từ bình hấp thụ (HT) và dòng dung dịch có nồng độ thấp đến từ bộ hồi nhiệt (HN2) Hồi nhiệt (HN2) làm việc với dòng dung dịch có nồng độ cao đến từ bình trung gian (TG) và dòng dung dịch có nồng độ thấp từ bình sinh hơi (SH) Do đó, dung dịch có nồng độ cao được gia nhiệt thêm khi qua (HN2)

Áp suất của các bình trong sơ đồ này giống với sơ đồ loại 1 Tuy nhiên, áp suất làm việc của dòng dung dịch có nồng độ thấp từ bình (SH) đến bình (HT) giảm

từ Pk đến Po (độ chênh áp khá lớn) do đó phải có phương án giảm áp thích hợp

- Loại 3 (hình 1.6) máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr tác dụng kép (double effect) loại cấp dịch song song Loại này có đặc điểm sau:

+ Dung dịch có nồng độ cao được cấp đồng thời vào bình (SH) và bình (TG) với lưu lượng theo tỷ lệ quy định trước (trong thực tế chênh lệch không đáng kể)

+ Bộ hồi nhiệt (HN1) làm việc với dòng dung dịch có nồng độ cao từ bình (HT) và dòng dung dịch có nồng độ thấp từ bình trung gian (TG) Bộ hồi nhiệt (HN2) làm việc với dòng dung dịch có nồng độ cao từ bình (HT) và dòng dung dịch

Hình 1.5: Máy lạnh hấp thụ H 2 O/LiBr tác dụng kép loại 2

có nồng độ thấp từ bình (SH) Như vậy, dung dịch có nồng độ cao được cấp nhiệt thêm khi qua (HN2)

+ Về áp suất cũng giống như loại 1 và loại 2.Tuy nhiên, do có sự hòa trộn giữa 2 dòng dung dịch có nồng độ thấp từ bình sinh hơi (áp suất Pk) và dung dịch có nồng độ cao từ bình trung gian (áp suất Ptg) cho nên phải có chế độ giảm áp để có thể hòa trộn Sau đó giảm áp tiếp tới Po

1.1.2.2 Máy lạnh hấp thụ Amoniac/Nước (NH 3 /H 2 O)

Máy lạnh hấp thụ NH3/H2O, có nhược điểm là môi chất NH3 gây mùi khai và độc hại nếu bị rò rỉ ra ngoài Ngoài ra, do lượng nước cuốn theo hơi NH3 rất lớn nên cần phải có thiết bị tinh luyện hơi NH3 trước khi vào bình ngưng Tuy nhiên, ưu điểm rất lớn của loại này là giá thành thấp, nên ngoài ứng dụng để sản xuất nước đá thì máy lạnh hấp thụ NH3/H2O vẫn có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong hệ thống điều hóa không khí Máy lạnh hấp thụ NH3/H2O có các loại sau:

Hình 1.6 Máy lạnh hấp thụ H 2 O/LiBr tác dụng kép, loại 3

suất cao Lỏng cao áp NH3 qua van tiết lưu (TL), giảm áp suất rổi lưu động tới bình bay hơi (BH) Tại đây, lỏng hạ áp nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh hóa hơi rồi lưu động tới bình hấp thụ (HT) Tại bình hấp thụ, hơi NH3 được hấp thụ bởi dung dịch có nồng độ thấp từ bình (SH) trở về và tiếp tục chu trình tuần hoàn mới

Trong máy lạnh hấp thụ NH3/H2O có bố trí thêm 2 thiết bị trao đổi nhiệt Thiết

bị hồi nhiệt (HN1) có tác dụng quá lạnh cho môi chất lỏng trước khi lưu động qua van tiết lưu vào bình bay hơi (BH) Thiết bị hồi nhiệt (HN2) có tác dụng quá nhiệt cho dung dịch có nồng độ cao trước khi vào bình sinh hơi (SH)

Vì sau quá trình phân li NH3 có lẫn hơi nước cuốn theo nên trong bình sinh hơi (SH) cần bố trí thiết bị tinh luyện để tách hơi nước ra khỏi hơi NH3 Việc này được thực hiện bằng cách bố trí thêm thiết bị ngưng tụ hồi lưu QD Như vậy, nhiệt cấp vào bình sinh hơi (SH) phải tăng một lượng QD so với chế độ làm việc không có ngưng tụ hồi lưu

b Máy lạnh hấp thụ Amoniac/Nước (NH 3 /H 2 O) hai và nhiều cấp

Với máy lạnh nén hơi NH3 nến Pk/Po > 9 thì người ta chuyển sang máy lạnh hai cấp nén Với máy lạnh hấp thụ, điều kiện vùng khử khí phải dương chỉ là điều

Hình 1.7: Sơ đồ máy lạnh hấp thụ NH 3 /H 2 O một cấp

kiện nhiệt động để duy trì chu trình máy lạnh hấp thụ hoạt động, nếu các điều kiện dẫn tới tỷ số nhiệt quá nhỏ thì người ta sử dụng máy lạnh hấp thụ hai hay nhiều cấp

Chu trình gồm hai bình sinh hơi và hai bình hấp thụ tương ứng hai cấp áp suất

hạ áp và cao áp (SHC), (SHT) và (HTC), (HTT) Hơi môi chất sinh ra ở bình sinh ơi cao áp (SHC) được đưa vào dàn ngưng tụ thì hơi môi chất sinh ra ở bình sinh hơi hạ

áp (SHT) được đưa vào bình hấp thụ cao áp (HTC) Bình hấp thụ hạ áp (HTT) hấp thụ hơi môi chất đi ra từ bình bay hơi Ba thiết bị hội nhiệt (HN1), (HN2), (HN3) làm nhiệm vụ trao đổi nhiệt Cụ thể như sau: (HN1) nhằm quá lạnh cho lỏng từ dàn ngưng tụ trước khi tiết lưu về bình bay hơi (HN2) và (HN3) nhằm quá nhiệt cho dung dịch có nồng độ cao trước khi vào bình sinh hơi

Trường hợp có 1 chế độ bay hơi thì hơi môi chất ra khỏi dàn ngưng tụ sẽ đi thẳng tới (HN1) qua (TL2) rồi về bình bay hơi

Trường hợp có 2 chế độ bay hơi thì cần hai van tiết lưu Đầu tiên môi chất có nồng độ thấp qua van tiết lưu (TL1) vào bình trung gian có áp suất trung gian (Ptg)

Từ đây một phần lỏng môi chất bay hơi ở bình trung gian với nhiệt độ cao đi thẳng tới bình hấp thụ cao áp (HTC) Phần lỏng còn lại qua (HN1) và (TL2) rồi về

Hình 1.8 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ NH 3 /H 2 O hai cấp

bình bay hơi

Ngoài ra, người ta còn tách 1 phần lỏng từ bình trung gian TG đến bình sinh hơi hạ áp thực hiện ngưng tụ hồi lưu tại đây

Về áp suất, bình ngưng tụ (NT) và bình sinh hơi cao áp (SHC) có áp suất cao

Pk Bình hấp thụ hạ áp và bình bay hơi có áp suất thấp Po Các thiết bị như bình trung gian (TG), bình sinh hơi hạ áp (SHT), bình hấp thụ cao áp có áp suất trung gian Ptg

1.1.2.3 Máy lạnh hấp thụ khuếch tán

Trong thực tế có hai loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán, cụ thể: Máy lạnh hấp thụ khuếch tán công suất lớn và máy lạnh hấp thụ khuếch tán công suất nhỏ hay còn gọi là tủ lạnh hấp thụ gia đình

Ngày nay, loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán công suất lớn dùng trong công nghiệp không còn ứng dụng nhiều mà chủ yếu là tủ lạnh hấp thụ gia đình với công suất nhỏ

Sự ra đời của loại máy lạnh hấp thụ khuếch tán nhằm giải quyết bài toán: Chế tạo máy lạnh hấp thụ không có chi tiết chuyển động Để thực hiện việc này ta phải cân bằng áp suất bay hơi với phần ngưng tụ và sinh hơi Nghĩa là thêm vào hệ thống một lượng khí trơ (nhằm tránh tác dụng với cặp môi chất) là Ptr sao cho Po + Ptr =

Pk Sự tuần hoàn của dung dịch trong hệ thống được thực hiện bằng bơm xiphong

1 2 3

(mục đích là sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ dẫn tới sự chênh lệch cột lỏng và khối lượng riêng)

Yêu cầu đối với loại khí trơ thêm vào là phải có khối lượng riêng ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất nhẹ hơn môi chất lạnh hay độ chênh lệch về tỷ trọng lớn

Hình 1.9 mô tả sơ đồ nguyên lý của máy lạnh hấp thụ khuếch tán Chu trình của máy lạnh hấp thụ khuếch tán gồm 3 vòng tuần hoàn Thứ nhất: Vòng tuần hoàn môi chất lạnh amoniac; thứ hai: Vòng tuần hoàn của dung dịch; thứ ba: Vòng tuần hoàn của khí trơ

- Vòng tuần hoàn của NH3: Môi chất lạnh từ bình sinh hơi vào dàn ngưng, ngưng tụ rồi chảy vào dàn bay hơi (còn gọi là dàn khuếch tán) Hơi NH3 sẽ khuếch tán vào khí H2

- Vòng tuần hoàn dung dịch: Dung dịch đặc được bơm xiphong bơm từ dàn hấp thụ vào bình sinh hơi Dung dịch sau khi sinh hơi amoniac trở thành dung dịch

có nồng độ thấp Do chênh lệch cột lỏng (áp suất) dung dịch có nồng độ thấp tự chảy về dàn hấp thụ

- Vòng tuần hoàn của hydro: Khí hydro trong dàn khuếch tán theo hơi NH3lắng về dàn hấp thụ Hơi NH3 được dung dịch hấp thụ dần Hỗn hợp càng ít hơi

NH3càng nhẹ Dòng hỗn hợp chuyển động dần lên đỉnh dàn hấp thụ Khi hết hơi

NH3 hydro chuyển động trở lại dàn bay hơi Bình chứa hydro dùng để cân bằng áp suất khi nhiệt độ bên ngoài thay đổi

Ngoài ra còn có bố trí thêm hồi nhiệt 9 cho dòng hơi giữa NH3 vào và H2 ra

khỏi dàn bay hơi, hồi nhiệt 12 cho dung dịch có nồng độ cao vào bình sinh hơi và dung dịch có nồng độ thấp ra khỏi bình sinh hơi

Trong thực tế vẫn có hydro ở dàn ngưng, hoặc khi ra khỏi dàn hấp thụ là hydro tinh khiết nhưng thực chất vẫn có lẫn amoniac và nước

1.2 Đặc trưng cơ bản của máy lạnh hấp thụ

1.2.1 Năng lượng dùng trong máy lạnh hấp thụ

Chúng ta biết rằng điểm khác biệt cơ bản giữa máy lạnh hấp thụ và máy lạnh nén hơi là máy lạnh hấp thụ không dùng máy nén hơi mà thay vào đó là cụm máy

nén nhiệt Để cụm máy nén nhiệt hoạt động cần phải có nhiệt năng cấp vào Trong thực tế có rất nhiều nguồn nhiệt đáp ứng được nhu cầu vận hành của máy lạnh hấp thụ, cụ thể :

a Năng lượng mặt trời

Các nguồn năng lượng mới vừa sạch, thân thiện với môi trường lại có nguồn

dự trữ lớn như năng lượng mặt trời đang ngày càng được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực của đời sống So với các ứng dụng khác, việc sử dụng năng lượng mặt trời

để làm lạnh nói chung và điều hòa không khí nói riêng rất hấp dẫn vì có sự đồng biến giữa nhu cầu sử dụng lạnh và cường độ bức xạ mặt trời nhận được Tuy nhiên

do chưa giải quyết tốt các mâu thuẫn giữa giá thành và hiệu quả mang lại, cho nên trong một thời gian dài việc ứng dụng năng lượng mặt trời để làm lạnh và điều hòa không khí vẫn chưa được ứng dụng nhiều trong thực tế Mặc dầu vậy, bằng các nỗ lực không ngừng của các nhà nghiên cứu, việc ứng dụng năng lượng mặt trời để làm lạnh và điều hóa không khí càng ngày càng chứng tỏ tính cấp thiết và khả thi, nhất

là ở các nước có điều kiện thiên nhiên thuận lợi như Việt Nam Ngoài ra do các yêu cầu về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, việc sử dụng năng lượng mặt trời trong kỹ thuật điều hòa không khí hiện đang là một trong các hướng ưu tiên được khuyến khích phát triển

Việt Nam là nước có tiềm năng về NLMT, trải dài từ vĩ độ 8” Bắc đến 23” Bắc, nằm trong khu vực có cường độ bức xạ mặt trời tương đối cao, với trị số tổng

xạ khá lớn từ 100-175 kcal/cm2.năm (4,2 -7,3GJ/m2.năm) do đó việc sử dụng NLMT ở nước ta sẽ đem lại hiệu quả kinh tế lớn Ở các tỉnh phía Nam, số giờ nắng trung bình là 6,5 giờ/ngày; ở phía Bắc có thấp hơn nhưng cũng đạt khoảng 5 giờ/ngày; cường độ tổng lượng bức xạ trung bình trong khoảng 5,2 kWh/m2 ngày [8] Nhu cầu về năng lượng ở một số vùng hẻo lánh như miền núi, hải đảo vẫn chưa thể đáp ứng liên tục được Trong hoàn cảnh như vậy năng lượng mặt trời tỏ rõ ưu điểm

Với việc các bộ thu nhiệt năng lượng mặt trời đang dần được đưa vào sử dụng rộng rãi thì việc sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt năng này để phục vụ cho việc điều

hòa không khí, phục vụ nhu cầu thiết yếu của con người trở nên rất có ý nghĩa

Để làm lạnh và điều hòa không khí bằng năng lượng mặt trời, ta có thể có một

số phương án rất khác nhau về mặt nguyên lý, cụ thể :

- Làm lạnh theo kiểu hấp thụ: Phương án này sử dụng trực tiếp nhiệt lượng nhận được từ các tia bức xạ mặt trời để phát sinh lạnh Cặp môi chất bao gồm môi chất lạnh và chất hấp thụ Chất hấp thụ là chất mà trong quá trình làm việc thì các tính chất vật lý và hóa học của nó có thể bị biến đổi Thông thường các chất này ở thể lỏng Trong thực tế hiện nay người ta thường sử dụng hai cặp môi chất là

NH3/H2O và H2O/LiBr

Với cặp môi chất NH3/H2O, thông thường các máy lạnh hấp thụ năng lượng mặt trời được thiết kể để sản xuất ước đá hoặc để bảo quản thực phẩm, thuốc men ở vùng sâu vùng xa Với thiết kế này, sơ đồ gián đoạn thường được ưu tiên do chế tạo đơn giản, giá thành rẻ và là một trong các phương án tích trữ năng lượng mang tính khả thi cao Sơ đồ thực tế của loại này được trình bày trên hình 1.10

Ở sơ đồ này, collector tấm phẳng đảm nhận vai trò bình sinh hơi trong giai đoạn thứ nhất và bình hấp thụ ở giai đoạn thứ hai

Ban ngày, khi có nắng collector 1 sẽ đảm nhận vai trò bình sinh hơi Trong

giai đoạn này người vận hành phải mở van 2, đóng van 4 và 7 Dưới tác động của các tia bức xạ mặt trời, dung dịch trong collector 1 se sôi và bay hơi Tác nhân lạnh bay ra từ collector 1 sẽ được tích trữ trong bình chứa 3 Khi không còn đủ nắng

Hình 1 10 Máy lạnh hấp thụ năng lượng mặt trời loại gián đoạn NH 3 /H 2 O

1

3 2

4 5 6 7

Hình 1.10 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ năng lượng mặt trời NH 3 /H 2 O

1: Collector; 2, 4, 7: Van chặn; 3: Bình chứa; 5: Van tiết lưu; 6: Dàn bay hơi

người vận hành phải đóng van 2 để bảo toàn lượng tác nhân lạnh đã tích trữ được đồng thời phải mở các kết cấu bao che và cách nhiệt của collector 1 để chuẩn bị tiến hành quá trình hấp thụ tác nhân lạnh ngược trở lại vào collector Vào ban đêm, các van 4 và 7 cần phải được mở ra, khi đó tác nhân lạnh sẽ đi từ bình chứa 3, qua van tiết lưu 5 vào dàn bay hơi 6 để về collector

- Làm lạnh theo kiểu hấp phụ

Khác với cặp môi chất trong máy lạnh hấp thụ, cặp môi chất trong máy lạnh hấp phụ không thay đổi tính chất hóa học khi hoạt động Thông thường chất hấp phụ là chấy rắn như than hoạt tính còn môi chất lạnh là chất lỏng như êtanol

Hình 1.11 trình bày sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp phụ cấp nhiệt bằng năng lượng mặt trời Trong sơ đồ này, Collector có thể chứa các chất làm việc ở thể rắn như Zeolite, Silicagel, than hoạt tính hoặc CaCl2 Máy lạnh hấp phụ sử dụng năng lượng mặt trời thường làm việc theo kiểu gián đoạn

Vào ban ngày ta phải mở van chặn, đóng van tiết lưu Trong giai đoạn này, dưới tácđộng của các tia bức xạ mặt trời, tác nhân lạnh sẽ bốc hơi khỏi chất hấp phụ

và được ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ và chứa tại bình chứa Vào cuối giai đoạn tích trử tác nhân lạnh, van chặn nên được đóng lại

T hi Õt bÞ bay h¬i

B×nh chøa

T hi Õt bÞ ng- ng

Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp phụ sử

dụng năng lượng mặt trời

Vào ban đêm xảy ra quá trình làm lạnh, khi nhiệt độ của hệ thống giảm, chất hấp phụ làm nhiệm vụ hấp phụ môi chất lạnh, áp suất môi chất trong hệ thống giảm xuống, khi áp suất đạt đến áp suất bay hơi thì mở van tiết lưu Môi chất lạnh sẽ được tiết lưu vào thiết bị bay hơi, thu nhiệt sản phẩm và bay hơi, hơi môi chất được chất hấp phụ, hấp phụ hết Trong giai đoạn này cần phải chú ý để thiết bị hấp phụ được giải nhiệt dễ dàng vì hấp phụ là quá trình sinh nhiệt

- Làm lạnh theo kiểu hấp thụ khuếch tán

Máy lạnh hấp thụ khuếch tán sử dụng năng lượng mặt trời thường có công suất nhỏ và hoạt động theo sơ đồ liên tục Thông thường chất làm việc trong máy lạnh hấp thụ khuếch tán là dung dịch NH3/H2O

Sơ đồ nguyên lý của loại này được trình bày trên hình 1.9 Trong sơ đồ này người ta không sử dụng bơm dung dịch, thay vào đó người ta có thể dùng hydrogen làm chất đệm (khí trơ) để tạo ra sự cân bằng áp suất giữa bên cao áp và bên thấp áp

- Làm lạnh kết hợp năng lượng mặt trời với các nguồn năng lượng khác

Hình 1.12 trình bày sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ được cấp nhiệt kết hợp được nghiên cứu bởi các nhà khoa học ở châu Âu với mục đích sử dụng kết hợp năng lượng mặt trời và các nguồn nhiệt khác (chủ yếu là nhiệt thải thu hồi) Trong

sơ đồ này bộ thu năng lượng mặt trời và Bộ gia nhiệt có vai trò như nhau Chất tải nhiệt ở đây là nước lạnh và tuần hoàn trong chu trình cấp nhiệt do bơm

b Máy lạnh hấp thụ dùng nguồn nhiệt thải tận dụng

- Các nguồn nhiệt thải

Thung chua

Bo gia nhiet

Thap giai nhiet

Thiet bi trao doi nhiet

Nhiệt thải là năng lượng ở dạng nhiệt năng được thải bỏ ra ngoài môi trường sau một quá trình sử dụng năng lượng bất kì Theo nguồn gốc có thể chia nhiệt thải

ra làm 2 loại:

+ Loại thứ nhất bao gồm tất cả các nguồn nhiệt thải phát sinh từ các quá trình sản xuất trong công nghiệp Chủng loại của các nguồn nhiệt này khá đa dạng, thông thường là nước nóng, hơi nước, không khí nóng và khói thải

+ Loại thứ hai là các thành phần nhiệt thải do các động cơ nhiệt thải ra môi trường trong quá trình làm việc hoặc nhiệt lượng do các chất dùng để làm mát động

cơ và các thành phần khí khác mang ra

Việc khai thác và tận dụng các nguồn nhiệt thải có thể được thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp Nếu nguồn nhiệt thải đảm bảo được độ trong sạch và không gây ăn mòn thì ta có thể sử dụng trực tiếp Thông thường người ta thường sử dụng gián tiếp các nguồn nhiệt thải qua trung gian là bộ trao đổi nhiệt

Thông số quan trọng nhất cần tìm hiểu khi sử dụng nhiệt thải là nhiệt độ của nguồn nhiệt, từ đó xác định phương án tận dụng Tùy theo mức độ nhiệt độ, người

ta chia các nguồn nhiệt thải ra làm ba loại:

- Loại nhiệt thế cao

- Loại nhiệt thế trung bình

- Loại nhiệt thế thấp

Các loại nhiệt thải và nhiệt độ tương ứng được trình bày trong bảng 1.1

Ở đây ta chú ý việc tận dụng khói thải từ tuabin khí để cấp nhiệt cho lò hơi Sau khi cấp nhiệt cho lò hơi thì nhiệt độ của khói thải vào khoảng 150 [oC] rất phù hợp để cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ thông qua chất tải nhiệt là nước Ngoài ra

nguồn nhiệt từ động cơ Diesel (động cơ đốt trong) cũng rất đáng quan tâm

- Máy lạnh hấp thụ dùng nguồn nhiệt thải

Trước đây khi nguồn nhiên liệu truyền thống đang dồi dào, chúng ta chưa nghĩ tới việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả Tuy nhiên, sau các cuộc khủng hoảng dầu mỏ năm 70 và 80 của thể kỷ 20 nổ ra con người mới bắt đầu chú ý tới việc này Một trong những phương án hiệu quả cho việc sử dụng tiết kiệm năng

lượng là việc kết hợp để tạo ra hai dạng năng lượng có ích trên cơ sở chỉ sử dụng

một nguồn năng lượng sơ cấp ở đầu vào Hệ thống như vậy gọi là hệ thống

Cogeneration

Bảng 1.1 Một số loại nhiệt thải và nhiệt độ tương ứng

Nhiệt thế

cao

Khói thải từ nhà máy luyện Nickel 1370 – 1650 Khói thải từ lò nấu thủy tinh 1050 – 1550 Khói thải từ nhà máy luyện thép 927 – 1038

Khói thải từ nhà máy luyện đồng 760 – 816 Khói thải từ nhà máy luyện nhôm 649 – 760

Nhiệt thế

Trung bình

Khói thải từ động cơ đốt trong 316 – 500

Nhiệt thế

thấp

Như vậy hệ thống Cogeneration với máy lạnh hấp thụ là việc kết hợp quá

trình sản xuất ra điện năng hay cơ năng với việc sản xuất nhiệt năng cung cấp cho

máy lạnh hấp thụ Tuy nhiên ngoài việc kết hợp theo hệ thống Cogeneration, thì

việc tận dụng các nguồn nhiệt thải khác của quá trình sản xuất nào đó để sử dụng

cho máy lạnh hấp thu cũng rất được quan tâm

Trong thực tế người ta dùng nước nóng, hơi nước hoặc khí đốt để cấp nhiệt

cho máy lạnh hấp thụ (cụ thể là cấp vào bình sinh hơi) Như đã trình bày, thông số

quan trọng nhất là nhiệt độ của nguồn nhiệt thải Thông qua bảng 1.1 ta có thể có

các phương án sử dụng nhiệt thải như sau:

+ Sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp các nguồn nhiệt thải thuộc loại nhiệt thế

cao Thông thường người ta sử dụng gián tiếp do nhiệt độ phù hợp để chạy máy lạnh hấp thụ là từ 80 [oC] ÷ 150 [oC] Các nguồn nhiệt này dùng để sản suất hơi nước ở áp suất cao (Pmax= 35 [bar])

+ Đối với các nguồn nhiệt thải có nhiệt thế trung bình người ta cũng thường lựa chọn cấp nhiệt theo kiểu gián tiếp Chất tải nhiệt trong trường hợp này là hơi nước ở áp suất thấp hoặc nước nóng

+ Nguồn nhiệt có nhiệt thế thấp thường được chú trọng nhất vì trong thực tế đời sống nguồn nhiệt này rất phổ biến Với các nguồn nhiệt có nhiệt độ t ≥ 190 [oC]

có thể sử dụng để sản xuất hơi nước có P ≈ 10 [bar] ÷ 14 [bar] Với nguồn nhiệt thải

có nhiệt độ t ≤ 190 [oC] thường dùng để sản xuất nước nóng để cấp nhiệt cho MLHT Nếu bản thân các nguồn nhiệt thải là hơi nước hoặc nước nóng có thể sử dụng trực tiếp nguồn nhiệt này

Ngoài ra, cần lưu ý đến mức độ trong sạch, khả năng đóng cáu cặn và ăn mòn thiết bị của các nguồn nhiệt thải Tùy theo mức độ ổn định và khả năng cấp nhiệt của các nguồn nhiệt thải cần bố trí trên hệ thống cấp nhiệt phụ

Để sử dụng nhiệt thải cấp cho máy lạnh hấp thụ ta cần phải tiến hành các bước sau:

- Đánh giá đặc điểm của nguồn nhiệt thu hồi và lựa chọn loại máy lạnh hấp thụ thích hợp

- Thực thiện các phép tính sơ bộ nhằm dự báo khả năng cung cấp lạnh tương ứng với loại MLHT đã chọn

- Trên cơ sở nhu cầu về năng suất lạnh đã được xác định, xây dựng phương án phối hợp cụ thể

Để tính toán nhu cầu về năng suất lạnh cũng như xác định năng suất lạnh cung cấp bởi MLHT ta cần xác định rõ:

- Nhiệt độ chất tải lạnh cần làm lạnh (thông thường là nước) rời khỏi MLHT

- Nhiệt độ nước làm mát đi vào MLHT

- Nhiệt độ và độ ẩm của môi trường xung quanh

- Độ gia tăng nhiệt độ của nước làm mát

- Độ sụt giảm nhiệt độ của chất tải lạnh giữa đầu ra và đầu vào của MLHT

1.2.2 Môi chất sử dụng trong máy lạnh hấp thụ

Trong máy lạnh hấp thụ, đi kèm với môi chất lạnh bao giờ củng có một chất hấp thụ bởi vậy người ta gọi là cặp môi chất Có hai loại cặp môi chất:

Cặp môi chất hấp thụ: Là cặp môi chất có liên kết hóa học với nhau lỏng và rắn như: H2O/LiBr; NH3/H2O

Cặp môi chất hấp phụ là cặp môi chất có liên kết cơ học với nhau như: nước/zeolit; H2O/Silicagel…

Trong kí hiệu cặp môi chất: Bao giờ chất có nhiệt độ sôi thấp hơn hay còn gọi

là môi chất lạnh cũng được viết trước, chất hấp thụ được viết sau và giữa hai kí hiệu

là một gạch chéo VD: H2O/LiBr; NH3/H2O

Yêu cầu với cặp môi chất cũng giống như đối với môi chất lạnh trong hệ thống lạnh nén hơi, có tính chất nhiệt động tốt, không độc hại, không dễ cháy nổ, ăn mòn đối với vật liệu chế tạo máy, phải rẻ tiền, dễ kiếm…Ngoài ra cặp môi chất cần phải:

- Hòa tan hoàn toàn vào nhau nhưng nhưng nhiệt độ sôi ở cùng áp suất càng

xa nhau càng tốt, để môi chất lạnh sinh ra ở bình sinh hơi không lẫn chất hấp thụ

- Nhiệt dung riêng của dung dịch phải bé, đặc biệt đối với máy hấp thụ chu kì

để tổn thất nhiệt khởi động máy nhỏ Các cặp môi chất sử dụng trong máy lạnh hấp thụ được tổng hợp trong bảng 1.2

Hiện nay, các máy lạnh hấp thụ sử dụng phổ biến hai loại cặp môi chất lạnh là

NH3/H2O và H2O/LiBr

Theo [1], cặp môi chất H2O/LiBr có các đặc điểm sau

+ Nước là môi chất lạnh nên đảm bảo vệ sinh môi trường

+ Tỷ số áp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi nhỏ (khoảng 4)

+ Không cần thiết bị tinh cất hơi môi chất vì dung dịch H2O/LiBr chỉ có hơi của môi chất lạnh là nước thoát ra

+ Nhiệt độ cấp cho thiết bị sinh hơi cho phép thấp đến 80[oC]

+ Tính ăn mòn của dung dịch rất cao, gây han rỉ thiết bị nên yêu cầu phải dùng kim loại quý, đắt tiền

+ Phải duy trì độ chân không rất sâu trong thiết bị

+ Có khả năng xảy ra sự kết tinh gây tắt, nghẽn thiết bị

+ Nhiệt độ bay hơi thấp nhất chỉ đạt 5 [oC] vì môi chất lạnh là nước, đóng băng ở 0 [oC]

Bảng 1.2: Cặp môi chất sử dụng trong máy lạnh hấp thụ

13 H2O/ LiBr – ZnBr2 – CaBr2 H2O LiBr – ZnBr2 – CaBr2

14 H2O/ LiBr – C2H6O2 H2O LiBr – C2H6O2

16 H2O/ LiCl – Ca(NO3)2 H2O LiCl – Ca(NO3)2

17 H2O/ CaCl2 - MgCl2 – KCl H2O CaCl2 - MgCl2 – KCl

18 H2O/ LiCl - CaCl2 - Ca(NO3)2 H2O LiCl - CaCl2 - Ca(NO3)2

22 CH3OH/ LiBr - ZnBr2 CH3OH LiBr - ZnBr2

23 CH3OH/ Lil - ZnBr2 CH3OH Lil - ZnBr2

Cặp môi chất NH3/H2O có các đặc điểm sau:

+ Môi chất là NH3 có mùi khai và rất độc hại khi rò rỉ ra bên ngoài

+ Tỷ số áp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi lớn

+ Cần phải có thiết bị tinh cất hơi nước vì quá trình NH3 bốc hơi trong bình sinh hơi có lượng hơi nước cuốn theo

+ Nhiệt độ bay hơi thấp, nên có thể úng dụng cho máy lạnh hấp thụ với

mục đích làm lạnh bảo quản, sản xuất nước đá

+ Môi chất NH3 ăn mòn đồng (trừ hợp chất đồng phốt pho) và các kim loại màu Vì vậy khi chế tạo cần lưu ý không sử dụng các vật liệu bị NH3 ăn mòn

1.2.2 Vật liệu chế tạo máy lạnh hấp thụ

1.2.2.1 Vật liệu chế tạo máy và thiết bị lạnh

a Vật liệu kim loại

Máy và thiết bị lạnh được chế tạo chủ yếu từ các vật liệu kim loại Các vật liệu phải đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của kỹ thuật lạnh như sau:

- Phải đủ bền và có đầy đủ các tính chất vật lý cần thiết trong điều kiện nhiệt

- Phải kinh tế, nghĩa là phải rẻ tiền, dễ gia công chế tạo

Bảng 1.3 giới thiệu một số kim loại chế tạo máy thường dùng và khả năng ứng dụng của nó trong kỹ thuật lạnh

b Vật liệu phi kim loại

Vật liệu phi kim loại dùng trong kỹ thuật lạnh chủ yếu gồm cao su, amiăng, chất dẻo, thủy tinh và gốm Chúng được sử dụng làm đệm kín và vật liệu cách nhiệt, cách điện Ngoài ra thủy tinh còn được làm kính quan sát mức dầu, mức gas

Môi chất amoniắc và các môi chất lạnh vô cơ khác hầu như không tác động và

ăn mòn các vật liệu phi kim chế tạo máy Nhưng nếu môi chất là freon cần đặc biệt thận trọng Các freôn có thể hòa tan và làm trương phồng các đệm kín và các vật liệu hữu cơ

Trong vòng tuần hoàn của môi chất lạnh còn có thêm dầu bôi trơn và các sản phẩm thứ cấp Theo các kết quả thử nghiệm, dầu và các sản phẩm thứ cấp tác động

làm cho sự ăn mòn nhanh hơn và các phản ứng phá hủy vật liệu hữu cơ xảy ra và phát triển với tốc độ lớn hơn

Bảng 1.3: Vật liệu kim loại ứng dụng trong kỹ thuật lạnh

Sắt và hợp

kim của săt

Máy nén, thiết bị ngưng tụ, sinh hơi, bình hấp thụ, bình sinh hơi, đường ống nối các dụng cụ và thiết

bị phụ

Sử dụng được cho tất cả các môi chất lạnh, tuy nhiên cần chú ý đến một vài tính chất đặc biệt

Đồng và hợp

kim đồng

Thiết bị ngưng tụ, bay hơi, thiết bị phụ, chi tiết động cơ, đệm kín, ổ bạc, van, đế van, đường ống, cuộn dây động cơ, que hàn

Không sử dụng cho môi chất amoniac trừ đồng thau phốt pho – chì và hợp kim đồng niken sắt CuNi30Fe

Nhôm và

hợp kim

nhôm

Các thiết bị trao đổi nhiệt (đặc biệt

là thiết bị bay hơi), cácte máy nén, chi tiết động cơ, ổ đỡ, đệm kín, tay biên và piston, cánh tản nhiệt

- Cần thận trọng khi sử dụng cho môi chất freon, amôniắc Chỉ sử dụng sau khi đã thử nghiệm

- Không sử dụng cho nước muối

Crôm và

niken

Dùng để bảo vệ bề mặt hoặc để tinh luyện và tinh chế, là thành phần của thép và gang đúc

Sử dụng được cho tất cả các loại môi chất lạnh

1.2.2.2 Vật liệu chế tạo máy lạnh hấp thụ

Các thiết bị và chi tiết cần chế tạo trong máy lạnh hấp thụ bao gồm: Dàn bay hơi, dàn ngưng tụ, bình hấp thụ, bình sinh hơi, thiết bị hồi nhiệt, tháp tinh luyện thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống cấp nhiệt, đường ống kết nối, các chi tiết như van tiết lưu, bơm dung dịch tất cả các bộ phận này đều tiếp xúc trực tiếp với cặp môi chất

Từ bảng 1.3 cho thấy, môi chất lạnh NH3 không ăn mòn các kim loại đen chế tạo máy nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng, trừ đồng thau phốt pho và

hợp kim đồng niken sắt ( CuNi30Fe) Vì vậy, khi chế tạo máy lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất NH3/H2O có thể dùng các vật liệu trên

Hiện nay, máy lạnh hấp thụ người ta thường dùng phổ biến hai cặp môi chất

là NH3/H2O và H2O/LiBr Do khối lượng nước trong cặp môi chất lớn (đến 50% khối lượng dung dịch) nên có tính ăn mòn thiết bị mạnh Làm hỏng các van, thủng các thiết bị từ bên trong, làm tắc các đường ống nhỏ Để hạn chế tính ăn mòn, phải

sử dụng các muối có thành phần crôm như bicrômat natri,- kali, hoặc – amôn nạp đồng thời với môi chất lạnh vào máy với nồng độ khối lượng từ 0,2 đến 0,6 % Khi vận hành một vài lần crôm sẽ bám lên bề mặt trong của thiết bị, tạo thành một lớp mỏng chống ăn mòn có độ dày khoảng vài µm bảo vệ thiết bị rất hiệu quả

1.3 Kết quả nghiên cứu về máy lạnh hấp thụ

1.3.1 Các kết quả nghiên cứu trên thế giới

Trong suốt nữa đầu thế kỷ 20, nhiều nghiên cứu thực nghiệm của các nhà khoa học ở nhiều nước trên thế giới đã mang lại những kết quả đáng ghi nhận Điển hình là công trình của nhà khoa học người ý Guido Maiuri và hai nhà khoa học người Thụy Điển Platen, Munters về tủ lạnh sử dụng chu trình máy lạnh hấp thụ năm 1920 [18] Tại Mỹ trong những năm 1940 máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr với nước được xem là môi chất lạnh được đưa vào sử dụng [18] Máy lạnh loại này hoạt động trên cơ sở chu kỳ Carre biến đổi và được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điều hòa không khí Ngày nay, các loại máy lạnh hấp thụ khác nhau ngày càng hoàn chỉnh và chiếm một tỉ trọng đáng kể trong hệ thống máy làm lạnh ở các nước phát triển nhất là ở Mỹ, Nhật, Nga và Trung Quốc Dưới đây là tổng quan về một số công trình nghiên cứu này

- Craig Christy, Dave Fusco and Reza Toossi [16], ứng dụng máy lạnh hấp thụ

để điều hòa không khí trên xe hơi và tàu thủy chở container Trong công trình này các tác giả đã nghiên cứu thực nghiệm về hiệu quả của máy lạnh hấp thụ làm lạnh trên các tàu chở container và điều hòa không khí trên xe hơi Các nguồn nhiệt được chú trọng là khói thải của xe hơi hay của động cơ tàu thủy Các tác giả đã đưa ra các phương án thiết kế và chế tạo thành công các model với các công suất lạnh

6000BTU/h; 18000BTU/h và 25000BTU/h với chỉ số làm lạnh COP = 1,99 Công trình nghiên cứu này đã được một số hãng chế tạo xe hơi, tàu thủy chở container áp dụng để sản xuất theo đơn đặt hàng của khách hàng từ năm 2002

- Jorge E González, Ph.D; Associate Professor and Chairperson [17], nghiên cứu máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời Trong công trình này các tác giả

đi sâu nghiên cứu hiệu quả làm việc của máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời ứng dụng cho việc điều hòa không khí Kết quả của công trinh là đưa ra sơ đồ tối ưu kết nối giữa collector năng lượng mặt trời và hệ thống điều hòa hấp thụ để hiệu quả làm lạnh là cao nhất Công trình này cũng đã được ứng dụng trong các ngôi nhà xanh tại Chi Ca gô từ những năm 2005

- VMittal Assistant Professor [18], máy lạnh hấp thụ điều hòa không khí sử dụng năng lượng mặt trời.Trong công trình này các tác đã nghiên cứu về hiệu quả máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời So sánh hiệu suất của các máy lạnh

NH3/H2O và H2O/LiBr và đưa ra các phương án thiết kế chế tạo, cụ thể: Chỉ số COP của máy lạnh hấp thụ NH3/H2O nhỏ hơn 15% - 20% khi sử dụng năng lượng mặt trời để cấp nhiệt.Máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời tác dụng kép thì có chỉ số COP cao hơn nhưng khả năng tích trừ lạnh lại không hiệu quả bằng loại tác dụng đơn

- Hiroshi Takamatsu, Hikaru Yamashiro, Nobuo Takata, Hiroshi Honda [18], máy lạnh hấp thụ cấp nhiệt bằng khói thải động cơ Trong đề tài này các tác giả nghiên cứu về máy lạnh hấp thụ sử dụng nguồn nhiệt từ đốt nhiên liệu như dầu, xăng Kết quả của công trình được ứng dụng để chế tạo máy lạnh hấp thụ có công suất lớn sử dụng bảo quản lạnh, điều hòa không khí trong các tòa nhà lớn, siêu thị, khu dân cư…

1.3.2 Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam

Ổ Việt Nam, đã có các công trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về máy lạnh hấp thụ sử dụng nguồn nhiệt cấp là năng lượng mặt trời, dầu, than, củi và đã chế tạo được các máy lạnh hấp thụ chu kỳ dùng môi chất NH3/H2O Dưới đây xin trình bày một số công trình nghiên cứu đã được công bố:

- GS.TS Lê Chí Hiệp [1], [7], các kết quả nghiên cứu máy lạnh hấp thụ mặt trời NH3-H2O loại gián đoạn ứng dụng trong điều kiện TP.Hồ Chí Minh Xác định các thông số làm việc của máy lạnh hấp thụ H2O-LiBr loại Single Effect trong điều kiện khí hậu của các tỉnh phía Nam Xác định sơ đồ và các thông số làm việc của máy lạnh hấp thụ H2O-LiBr loại Double Effect vận hành bằng các nguồn nhiệt thải

có nhiệt thế cao Máy lạnh hấp thụ trong kỹ thuật điều hòa không khí, máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất nước đá Các công trình này đã trình bày tương đối chi tiết về cơ sở lý thuyết thiết kế, chế tạo máy lạnh hấp thụ ở điều kiện Việt Nam Đồng thời, đã chế tạo thành công một số máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời loại NH3/H2O để sản xuất nước đá Các công trình này đang được tiếp tục nghiên cứu để có thể đưa vào ứng dụng thực tế

- PGS.TS Hoàng Dương Hùng, Trần Ngọc Lân [9] Công trình này trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thực nghiệm mẫu máy lạnh hấp phụ sử dụng NLMT với cặp môi chất là than hoạt tính và methanol Kết quả nghiên cứu đã kết luận, có thể ứng dụng năng lượng mặt trời để làm lạnh với nhiều mục đích khác nhau Thiết bị có thể chế tạo và sử dụng rộng rãi ở điều kiện Việt Nam

- PGS.TS Trần Thanh Kì [6], trình bày chi tiết về quy trình lựa chọn, cơ sở lý thuyết để chế tạo các thiết bị chính trong máy lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt thải như: bình sinh hơi, bình hấp thụ, dàn lạnh, dàn nóng, bơm dung dịch, lò hơi sử dụng nhiệt thải Kết quả của công trình có thể được ứng dụng để chế tạo các máy lạnh hấp thụ sử dụng nhiệt năng từ các nguồn năng lượng rẻ tiền: Phụ phẩm nông nghiệp, khói thải các động cơ tàu thủy,năng lượng mặt trời…

1.4 Mục đích nghiên cứu của luận án

Với các đánh giá ở trên, nhiệm vụ của luận án sẽ tiến hành nghiên cứu, thiết

kế, chế tạo mô hình thực nghiệm máy lạnh hấp thụ dùng cặp môi chất NH3/H2O sử dụng nguồn nhiệt cấp là năng lượng mặt trời kết hợp với nguồn nhiệt thải tận dụng

là khói thải của các động cơ tàu thủy (hoặc nhiệt thải từ tổ máy phát điện, khói thải

xe hơi…) Mô hình thực nghiệm máy lạnh hấp thụ này sẽ được dùng để nghiên cứu chuyên sâu về lý thuyết, thực nghiệm khả năng ứng dụng máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với khói thải để làm lạnh bảo quản trên tàu thuyền đánh

bắt cá xa bờ

Chương 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY LẠNH HẤP THỤ

2.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ NH 3 /H 2 O

Sơ đồ nguyên lý của máy lạnh hấp thụ NH3/H2O được trình bày trên hình 2.1

Các điểm nút của chu trình trên sơ đồ hình 2.1:

1 – Hơi NH3 ra khỏi tháp tinh luyện vào dàn ngưng tụ

2 – Lỏng NH3 ra khỏi dàn ngưng tụ vào van tiết lưu

3 – Lỏng NH3 ra khỏi van tiết lưu vào dàn bay hơi

4 – Hơi NH3 ra khỏi dàn bay hơi vào bình hấp thụ

5 – Dung dịch NH3/H2O nồng độ thấp rời bình sinh hơi vào thiết bị hồi nhiệt

6 – Dung dịch NH3/H2O nồng độ thấp rời thiết bị hồi nhiệt vào van tiết lưu dung dịch

7 – Dung dịch NH3/H2O nồng độ thấp rời van tiết lưu dung dịch vào bình hấp thụ

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất NH 3 /H 2 O

SH: Bình sinh hơi, HT: Bình hấp thụ, BH: Giàn bay hơi, NT: Giàn ngưng tụ, TTL: Tháp tinh luyện – hồi lưu, HN: Thiết bị hồi nhiệt, TL: Van tiết lưu,

TLdd :Van tiết lưu dung dịch, Bdd: Bơm dung dịch

TL

TLdd

3 2

6

7

8 9

10

11

1

4 5

SH

HT Bdd

NT

BH

HN TTL

9 – Dung dịch NH3/H2O nồng độ cao sau bơm dung dịch vào thiết bị hồi nhiệt

10 – Dung dịch NH3/H2O nồng độ cao vào bình sinh hơi

11 – Hơi NH3 có lẫn hơi nước ra khỏi bình sinh hơi vào tháp tinh luyện

12 – Hơi nước từ tháp tinh luyện ngưng tụ hồi lưu trở lại bình sinh hơi

Nguyên lý hoạt động của máy lạnh hấp thụ NH3/H2O:

Nhờ tác dụng nhiệt của nguồn nhiệt cấp, dung dịch trong bình sinh hơi sẽ sôi

và bay hơi Hơi bay ra là NH3 (có lẫn một khối lượng nhỏ hơi nước), hơi này được tinh luyện (TTL) để được NH3 tinh khiết ở tháp tinh luyện - hồi lưu Hơi NH3 tinh khiết được đưa đến dàn ngưng tụ (NT) để thực hiện quá trình ngưng tụ Sau khi ra khỏi bình ngưng lỏng NH3 đi vào van tiết lưu (TL) giảm áp suất, đi vào dàn bay hơi (BH) nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh và bay hơi Hơi NH3 sinh ra từ dàn bay hơi được đưa về bình hấp thụ (HT) và được dung dịch có nồng độ thấp hấp thụ sau đó tiết lưu về từ bình sinh hơi Sau khi hấp thụ, dung dịch có nồng độ cao được bơm dung dịch đưa trở lại bình sinh hơi tiếp tục chu trình tuần hoàn

2.2 Cơ sở tính toán chu trình máy lạnh hấp thụ NH 3 /H 2 O

2.2.1 Phương trình tính toán các thông số vật lý của dung dịch NH 3 /H 2 O

Qua chỉnh lý các số liệu thực nghiệm và các số liệu tra bảng đối với dung dịch

NH3/H2O, các nhà nghiên cứu đã lập được các phương trình tính toán các thông số nhiệt động lực học và nhiệt vật lý học của dung dịch NH3/H2O có nồng độ khối

lượng amôniăc trong dung dịch ξ như sau:

a Nhiệt độ sôi của dung dịch

Theo [1] nhiệt độ sôi của dung dịch NH3/H2O được tính như sau:

0,00847711 b

Ta

( 10

=

− +

Trong đó:

P: [bar] áp suất của dung dịch NH3/H2O

a = - 2103,5 + 4669,96.ζ – 20228,3.ζ2 + 56507.ζ3 – 80989,9.ζ4 + 55286,5.ζ5 -14361,4.ζ6

b = 5,65208 – 7,0317.ζ + 37,90183.ζ2 – 102,9123.ζ3 + 135,7893.ζ4

-82,71063.ζ5 + 18,41133.ζ6

c Enthalpy của dung dịch lỏng và hơi

Theo [1] entanpy của dung dịch NH3/H2O được tính theo công thức:

i’ = ζ

3 NH

qt : [kJ/kg], Nhiệt lượng hòa trộn

Theo [1], entanpy của hơi bay ra từ dung dịch được tính theo công thức:

i” = ζV

3 VNH

VH2

i = 1993,19 + 1,88878.T – 0,205512.10-3.T2 + 0,367295.10-6.T3

ζV : [kg/kg], Nồng độ hơi NH3 bay ra từ dung dịch NH3/H2O

d Nồng độ của hơi bay ra từ dung dịch NH 3 /H 2 O

Theo [1] nồng độ hơi bay ra từ dung dịch được tính theo công thức:

ζV = 1 – (1 – ζ) T )

d b (

e

+

(2.9) Trong đó:

b = - 6571,06 + 39,9544.T – 0,243718.10-2.T2 + 0,39792.10-6.T3

- 22,7722.P - 0,4979.10-7.P2 + 8286,02.P/T – 0,172363.10-1.P.T

+ 0,77344.10-6.P.T2 - 3,62962.T.lnT – T.lnP

d = -1467.ζ2.(1,25.ζ3 – 5,58.ζ2 + 5,96.ζ – 0,42) + (17,3.ζ3 – 13,8.ζ4).T

e Nhiệt dung riêng của dung dịch

Theo [1] nhiệt dung riêng của dung dịch được tính theo công thức:

Cp = 3,56393 + 1,83918.10-3.T + 7,13992.10-7.p.T – (0,54245

– 4,40232 10-3.T + 1,87528.10-6.p.T).ζ (2.10)

f Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch

Theo [1] hệ số dẫn nhiệt của dung dịch được tính theo công thức:

λ = ζ

3 NH

µ:[ Ns/m2], độ nhớt động lực học của nước