Nghiên cứu thực nghiệm thay thế môi chất r22 bằng môi chất r404a, môi chất propane và môi chất iso butane thân thiện môi trường cho hệ thống lạnh thương nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀO HUY TUẤN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM THAY THẾ MÔI CHẤT R22 BẰNG MÔI CHẤT R404A, MÔI CHẤT PROPANE VÀ MÔI CHẤT ISO-BUTANE THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG CHO HỆ THỐNG LẠNH THƯƠNG NGHIỆP Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT Mã số: 11060423 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2012 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS NGUYỂN THẾ BẢO (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐÀO HUY TUẤN MSHV:11060423 Ngày, tháng, năm sinh: 15/10/1981 Nơi sinh: Hà Nội Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT Mã số : 11060423 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM THAY THẾ MÔI CHẤT R22 BẰNG MÔI CHẤT R404A, MÔI CHẤT PROPANE VÀ MÔI CHẤT ISO-BUTANE THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG CHO HỆ THỐNG LẠNH THƯƠNG NGHIỆP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu lý thuyết môi chất lạnh - Tính tốn thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống lạnh thương nghiệp - Tiến hành thí nghiệm hệ thống với môi chất lạnh R22,R404a, R290, R600a - Phân tích, so sánh, đánh giá III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2012 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2012 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên):TS.NGUYỄN THẾ BẢO Tp HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) GVHD: TS NGUYỄN THẾ BẢO Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn tập thể, cá nhân giúp đỡ để hoàn thành luận này: - Thầy TS.Nguyễn Thế Bảo tận tình hướng dẫn, thầy chủ nhiệm mơn GS.TS Lê Chí Hiệp thầy nhiệt tình việc giảng dạy cho tác giả thời gian qua - ThS Nguyễn Duy Tuệ giảng viên trường Đại Học Tôn Đức Thắng - Các cán bộ, thầy cô Trường Cao Đẳng Nghề Giao Thông Vận Tải – TW III bạn đồng nghiệp nhiệt tình trao đổi, đóng góp ý cung cấp thông tin tư liệu giúp tác giả hoàn thiện luận văn Tác giả Đào Huy Tuấn HVTH: ĐÀO HUY TUẤN GVHD: TS NGUYỄN THẾ BẢO Luận văn thạc sĩ TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Cơng nghệ lạnh sử dụng nhiều thời đại Những ứng dụng quan trọng chối cãi Thế nhưng, song song với lợi ích đem lại rắc rối nảy sinh làm ảnh hưởng đến môi trường sinh thái mà người sinh sống, chẳng hạn : tầng Ozon bị phá hủy, nhiệt độ trái đất tăng lên gây thảm họa cho người Để góp phần làm giảm vấn đề môi trường liên quan đến môi chất lạnh nói luận văn em tiến hành nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm việc thay môi chất R22 (CClHFl2), loại môi chất làm phá hủy tầng Ozon nhiệt độ trái đất tăng lên loại bỏ vào năm 2020, loại môi chất thân thiện với môi trường : R404a, Propan (R290), Iso-Butan (R600a) Việc tiến hành nghiên cứu với mục đích so sánh tính chất nhiệt động để tìm hướng khả thi việc ứng dụng thực tế phù hợp với điều kiện Việt Nam Trong số đó, mơi chất mà nước ta hồn tồn tự sản xuất R290 mơi chất có tính chất nhiệt động gần với R22 cho ta kết khả quan cho việc thay R22 ABTRACT Refrigerant system is broadly applied in several areas currently Their importances we can’t deny However, beside it’s convenience, there are a lot of problems appearing impact on our living environment such as: Ozon depletion, global warming that create a lot of disaster for our life To contribute for solving those problems, I researched theories, also to conduct experiments for R22 replacement by using friendly environment refrigerant as: R404a, R290, R600a My research purpose comparing different refrigerants to find out the one that has compatible thermodynamic property to apply in Viet nam’s condition Among those, the refrigerant that we can produce ourselves is R290 having same thermodynamic property with R22, and also achieve a good result for R22 replacement HVTH: ĐÀO HUY TUẤN GVHD: TS NGUYỄN THẾ BẢO Luận văn thạc sĩ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan phần tính tốn trình bày luận văn riêng chưa công bố tài liệu tác giả khác Tác giả Đào Huy Tuấn HVTH: ĐÀO HUY TUẤN GVHD: TS NGUYỄN THẾ BẢO Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC Lời nói đầu 01 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔI CHẤT LẠNH VÀ VẤN ĐỀ ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG 1.1 Tổng quan 02 1.2 Môi chất lạnh vấn đề suy giảm tầng ozone 02 1.3 Hiệu ứng nhà kính tượng gia tăng 05 nhiệt độ bầu khí 1.4 Các thỏa thuận quốc tế 06 1.5 Các loại môi chất lạnh 07 1.5.1 Môi chất lạnh loại CFC 07 1.5.2 Môi chất lạnh loại HCFC 08 1.5.3 Môi chất lạnh loại HFC 09 1.5.4 Mơi chất lạnh loại hịa trộn 10 1.5.5 Môi chất lạnh loại thiên nhiên 10 1.5.6 Đặc điểm, tính chất số mơi chất lạnh tiêu biểu 11 CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO VỀ CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU MƠI CHẤT LẠNH HỖN HỢP HYDROCACBON 2.1 Tình hình nghiên cứu 14 2.2 Yêu cầu thực tiễn đề tài 16 2.3 Nội dung nghiên cứu 16 2.4 Phương pháp nghiên cứu 16 2.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 17 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG LẠNH THƯƠNG NGHIỆP CỠ NHỎ SỬ DỤNG MÔI CHẤT LẠNH R22 HVTH: ĐÀO HUY TUẤN GVHD: TS NGUYỄN THẾ BẢO Luận văn thạc sĩ 3.1 Tính tốn nhiệt HTL thương nghiệp 18 3.2 Công suất lạnh yêu cầu máy nén 22 3.3 Các thông số môi chất 22 3.4 Tính tốn chu trình lạnh 23 3.5 So sánh lý thuyết môi chất lạnh 28 3.6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh thương nghiệp 32 3.7 Chọn máy nén van tiết lưu 32 3.8 Tính tốn thiết bị bay 33 3.9 Tính tốn thiết bị ngưng tụ 40 3.10 Chọn thiết bị bay thiết bị ngưng tụ 45 3.11 Thiết kế hệ thống điện cho hệ thống lạnh thương nghiệp 46 3.12 Lập trình Matlap kiểm tra thiết bị trao đổi nhiệt 49 CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG LẠNH THƯƠNG NGHIỆP CỠ NHỎ SỬ DỤNG MÔI CHẤT LẠNH R22 4.1 Chuẩn bị vật tư 53 4.1.1 Vật tư dùng cho thi công phần khung đỡ 53 4.1.2 Vật tư dùng cho thi công phần buồng lạnh thương nghiệp 53 4.1.3 Vật tư dùng cho thi công phần đường ống 53 vận chuyển môi chất lạnh 4.1.4 Vật tư dùng cho thi công phần hệ thống lạnh 54 4.1.5 Vật tư dùng cho tủ điện 58 4.2 Chuẩn bị dụng cụ thi công 59 4.3 Tiến hành thi công 60 4.4 Thử kín 63 4.5 Hút chân không nạp môi chất lạnh 64 CHƯƠNG 5:VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG LẠNH VỚI CÁC MÔI CHẤT LẠNH R22, R404A, PROPANE VÀ ISO-BUTANE HVTH: ĐÀO HUY TUẤN GVHD: TS NGUYỄN THẾ BẢO Luận văn thạc sĩ 5.1 Mơ hình thử nghiệm 65 5.2 Dụng cụ môi chất thử nghiệm 66 5.1.1 Dụng cụ thử nghiệm 66 5.1.2 Môi chất thử nghiệm 66 5.3 Tiến hành thí nghiệm 66 5.4 Đánh giá hệ thống thay đổi môi chất 68 5.5 Những vấn đề an toàn sử dụng 74 môi chất lạnh Propane Iso-Butane CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận 79 6.2 Kiến nghị 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 Phụ lục 1.Catalogue số máy nén pittong kín hãng Tecumseh 84 Phụ lục 2.Năng suất lạnh số van tiết lưu nhiệt R22 hãng Danfoss 92 Phụ lục Dàn ngưng quạt thổi ngang kiểu FNA hãng KEWELY 94 Phụ lục Dàn lạnh kiểu DE hãng KEWELY 95 Phụ lục Bảng số liệu vận hành với môi chất R22 96 Phụ lục Bảng số liệu vận hành với môi chất R290 97 Phụ lục Bảng số liệu vận hành với môi chất R404A 98 Phụ lục Bảng số liệu vận hành với môi chất R600A 99 Phụ lục Lập trình Matlap cho thiết bị trao đổi nhiệt 100 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 117 HVTH: ĐÀO HUY TUẤN GVHD: TS NGUYỄN THẾ BẢO Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Lỗ thủng tầng ozone Nam Cực vào tháng năm 2000 04 Hình 1.2 Chỉ số ODP số môi chất lạnh 05 Hình 1.3 Chỉ số GWP số môi chất lạnh 06 Hình 1.4 Thời gian tồn khí số mơi chất lạnh 08 Hình 1.5 Lộ trình loại trừ mơi chất lạnh HCFC theo nghị định thư Montreal 09 Hình 3.1 Biểu diễn chu trình Đồ thị lgP-h mơi chất lạnh R22 24 Hình 3.2 Giá trị tính tốn chu trình mơi chất lạnh R22 24 Hình 3.3 Biểu diễn chu trình Đồ thị lgP-h môi chất lạnh R404A 25 Hình 3.4 Giá trị tính tốn chu trình mơi chất lạnh R404A 25 Hình 3.5 Biểu diễn chu trình Đồ thị lgP-h mơi chất lạnh R290 26 Hình 3.6 Giá trị tính tốn chu trình mơi chất lạnh R290 26 Hình 3.7 Biểu diễn chu trình Đồ thị lgP-h môi chất lạnh R600A 27 Hình 3.8 Giá trị tính tốn chu trình môi chất lạnh R600A 27 Hình 3.9 Đồ thị nhiệt độ - áp suất 28 Hình 3.10 Biểu đồ so sánh cơng nén lý thuyết 29 Hình 3.11 Biểu đồ so sánh COP lý thuyết 29 Hình 3.12 Biểu đồ so sánh tỉ số nén lý thuyết 30 Hình 3.13 Biểu đồ so sánh nhiệt thải thiết bị ngưng tụ lý thuyết 30 Hình 3.14 Biểu đồ so sánh thể tích hút lý thuyết 31 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh thương nghiệp 32 Hình 3.16 Mạch điện điều khiển hệ thống lạnh 46 Hình 3.17 Hệ số tỏa nhiệt ngưng (W/m2K) 49 HVTH: ĐÀO HUY TUẤN ... NGHỆ NHIỆT Mã số : 11060423 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM THAY THẾ MÔI CHẤT R22 BẰNG MÔI CHẤT R404A, MÔI CHẤT PROPANE VÀ MÔI CHẤT ISO- BUTANE THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG CHO. .. CHO HỆ THỐNG LẠNH THƯƠNG NGHIỆP II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu lý thuyết mơi chất lạnh - Tính tốn thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống lạnh thương nghiệp - Tiến hành thí nghiệm hệ. .. hành nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm việc thay môi chất R22 (CClHFl2), loại môi chất làm phá hủy tầng Ozon nhiệt độ trái đất tăng lên loại bỏ vào năm 2020, loại môi chất thân thiện với môi trường