Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh

Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh Cơ sở tính toán và xác định các giới hạn kỹ thuật của bơm nhiệt hút ẩm và sấy lạnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TRẦN QUỐC SƠN CƠ SỞ TÍNH TỐN VÀ XÁC ĐỊNH CÁC GIỚI HẠN KỸ THUẬT CỦA BƠM NHIỆT HÚT ẨM VÀ SẤY LẠNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT NHIỆT Hà Nội – 3/2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng: - Toàn số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ học vị - Mọi giúp đỡ cho trình thực luận văn trân trọng cảm ơn - Các tài liệu, thông tin khai thác để phục vụ cho việc nghiên cứu đề tài này, rõ nguồn gốc tên tài liệu tên tác giả Tôi xin chịu trách nhiệm trƣớc pháp luật lời cam đoan Tác giả luận văn Trần Quốc Sơn ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TS Phạm Văn Tùy, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, tập thể thầy cô giáo Bộ môn Kỹ thuật lạnh điều hịa khơng khí Viện Khoa học Công nghệ nhiệt – lạnh Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ thực đề tài Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp quan tâm động viên giúp đỡ suốt thời gian qua Tác giả luận văn Trần Quốc Sơn iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm hút ẩm sấy lạnh - 1.1.1 Hút ẩm quan hệ với nhiệt độ mơi trƣờng 1.1.2 Kỹ thuật sấy lạnh 1.1.3 Quan hệ công nghệ hút ẩm sấy lạnh 1.1.4 Nhu cầu hút ẩm sấy lạnh công nghiệp đời sống 1.2 Các phƣơng pháp sấy hút ẩm 11 1.2.1 Các phƣơng pháp sấy thông dụng 11 1.2.2 Các phương pháp hút ẩm thông dụng -13 1.2.2.1 Phƣơng pháp dùng hóa chất : -14 1.2.2.2 Phƣơng pháp dùng máy điều hịa khơng khí -15 1.2.2.3 Máy hút ẩm thông dụng -16 1.2.2.3 Máy hút ẩm hấp phụ 16 1.3 Các phƣơng pháp sấy lạnh - 18 1.3.1 Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ nhỏ 0oC -18 1.3.2 Hệ thống sấy lạnh nhiệt độ lớn 0oC 19 1.3 Tình hình nghiên cứu giới nƣớc - 21 1.3.1 Các tác giả nƣớc -21 1.3.2 Các tác giả nƣớc -22 1.4 Xác định đề tài nghiên cứu - 24 1.4.1 Mục đích nghiên cứu -24 1.4.2 Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu -24 CHƢƠNG 2: BƠM NHIỆT VÀ BƠM NHIỆT HÚT ẨM VÀ SẤY LẠNH - 26 2.1 Bơm nhiệt 26 2.1.1 Khái niệm bơm nhiệt -26 2.1.2 Đặc tính 28 2.2 Đặc điểm bơm nhiệt - 29 2.2.1 Môi chất làm việc -29 2.2.2 Các thiết bị bơm nhiệt thiết bị ngoại vi -29 2.3 Ứng dụng bơm nhiệt 32 2.3.1 Ứng dụng bơm nhiệt hút ẩm -32 2.3.2 Bơm nhiệt chu trình hở sử dụng cơng nghiệp sấy -34 2.3.3 Bơm nhiệt ứng dụng vào công nghiệp chƣng cất, bay hơi, cô đặc -34 2.3.3 Ứng dụng bơm nhiệt điều hịa khơng khí 37 iv 2.3.4 Ứng dụng bơm nhiệt công nghiệp thực phẩm 40 2.3.6 Bơm nhiệt ứng dụng sấy lạnh hút ẩm 41 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG BƠM NHIỆT 45 3.1 Phƣơng pháp cân lƣợng - 45 3.2 Phƣơng pháp exergy - 48 CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC GIỚI HẠN KỸ THUẬT - 53 4.1 Chu trình bơm nhiệt có đƣờng bypass nóng đầu hút máy nén 53 4.2 Chu trình bơm nhiệt có van bypass cấp lỏng nóng phía đƣờng hút máy nén - 57 4.3 Chu trình bơm nhiệt có van bypass cấp nóng vào dàn bay - 60 CHƢƠNG 5: NHẬN XÉT KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 88 KHUYếN NGHị : - 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 90 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 4.1 Thông số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp 65 Bảng 4.2 Thông số nhiệt động khơng khí trƣờng hợp 65 Bảng 4.3 Thông số entanpy tinh R22 trƣờng hợp 67 Bảng 4.4 Kết tính tốn trƣờng hợp 69 Bảng 4.5 Thông số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp 71 Bảng 4.6 Kết tính tốn trƣờng hợp 72 Bảng 4.7 Thơng số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp 74 Bảng 4.8 Kết tính tốn trƣờng hợp 74 Bảng 4.9 Thông số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp 77 Bảng 4.10 Kết tính tốn trƣờng hợp 77 Bảng 4.11 Thơng số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp 79 Bảng 4.12 Thông số entanpy tinh R22 trƣờng hợp 81 Bảng 4.13 Kết tính tốn trƣờng hợp 82 Bảng 4.14 Thông số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp 84 Bảng 4.15 85 Kết tính tốn trƣờng hợp vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình A Sơ đồ cấu tạo hệ thống bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh CHLB Đức Hình 1.1 Quan hệ nhiệt q nhiệt ẩn q theo nhiệt độ phịng Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 h â Sự phụ thuộc lƣợng ẩm riêng vào độ ẩm tƣơng đối nhiệt độ sấy trình tách ẩm Quá trình khử ẩm hóa chất Q trình khử ẩm khơng khí đồ thị I-d máy ĐHKK 14 15 Hình 1.5 Q trình khử ẩm khơng khí bơm nhiệt 16 Hình 1.6 Sơ đ 17 Hình 1.7 Sơ đồ bố trí hệ thống sấy bơm nhiệt tầng sơi 22 Hình 2.1 Phạm vi hoạt động bơm nhiệt máy lạnh 27 Hình 2.2 Sơ đồ thiết bị bơm nhiệt 27 Hình 2.3 Sơ đồ dịng lƣợng bơm nhiệt 27 Hình 2.4 Đồ thị chu trình khơ đơn giản bơm nhiệt 28 Hình 2.5 Các dạng thiết bị phụ bơm nhiệt 31 Hình 2.6 Cấu tạo máy hút ẩm dân dụng 33 Hình 2.7 Bơm nhiệt chu trình hở để sấy 34 Hình 2.8 Bơm nhiệt chu trình hở để bay đặc 35 Hình 2.9 Bơm nhiệt đặc dùng máy nén nƣớc 35 Hình 2.10 Bơm nhiệt tách chất chu trình kín 36 Hình 2.11 Bơm nhiệt chƣng cất tinh luyện 36 Hình 2.12 Máy điều hịa chiều 37 Hình 2.13 Một dạng cấu tạo bình ngƣng 38 Hình 2.14 Bơm nhiệt đun nƣớc nóng 38 Hình 2.15 Bơm nhiệt nƣớc/nƣớc cung cấp nƣớc nóng 38 Hình 2.16 Bơm nhiệt ghép tầng cung cấp đồng thời nóng lạnh 39 vii Hình 2.17 Máy điều hịa nhiệt độ chức năng: làm lạnh, sƣởi ấm, hút ẩm 39 Hình 2.18 Bơm nhiệt thí nghiệm để sấy hạt ngũ cốc 41 Hình 2.19 Buồng sấy gỗ bơm nhiệt hãng Westair 42 Hình 4.1 Sơ đồ thiết bị by-pass nóng cho đầu hút máy nén 54 Hình 4.3 Đồ thị lgP-h chu trình by-pass nóng đầu hút máy nén Sơ đồ thiết bị phun lỏng nóng phía hút máy nén Hình 4.4 Đồ thị lgP-h chu trình phun lỏng nóng phía hút máy nén 58 Hình 4.5 Sơ đồ thiết bị phun ga nóng vào thiết bị bay 61 Hình 4.6 Đồ thị lgP-h chu trình phun ga nóng vào thiết bị bay 61 Hình 4.7 Sơ đồ hệ thống đồ thị lgp-h bơm nhiệt có thiết bị hồi nhiệt 64 Hình 4.2 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Sơ đồ hệ thống đồ thị lgp-h bơm nhiệt có có thiết bị hồi nhiệt lắp van bypass Sơ đồ hệ thống đồ thị lgp-h bơm nhiệt có thiết bị hồi nhiệt lắp van bypass lỏng môi chất đầu hút máy nén Sơ đồ hệ thống đồ thị lgp-h bơm nhiệt có thiết bị hồi nhiệt lắp van bypass nóng vào dàn bay Sơ đồ hệ thống đồ thị lgp-h bơm nhiệt khơng có thiết bị hồi nhiệt Sơ đồ hệ thống đồ thị lgp-h bơm nhiệt bypass nóng đầu hút máy nén khơng có thiết bị hồi nhiệt viii 54 58 71 73 76 79 84 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ML Máy lạnh BN Bơm nhiệt BN HÂ-SL Bơm nhiệt hút ẩm – sấy lạnh MN Máy nén BH Bay NT Ngƣng tụ TL Tiết lƣu MCL Môi chất lạnh COP Hiệu bơm nhiệt CHLB Cộng hòa liên bang ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Đơn vị đo Giải thích Q kW Nhiệt lƣợng công suất nhiệt Q0 kW Công suất lạnh L, l kJ, kJ/kg Công, công riêng E W Exergy công suất exergy A W Anergy W Tổn thất exergy W kJ, kW Năng lƣợng biến đổi công suất biến đổi U, u kJ Nội Ue kJ Năng lƣợng hiệu dụng H, h kJ, kJ/kg Entanpy, entanpy riêng K, k kJ, kJ/kg Entanpy tinh, entanpy tinh riêng Ew, Ew kJ, kW Công biến đổi tinh, công suất biến đổi tinh , Hệ số hiệu COP % Hiệu suất exergy M kg/s Lƣu lƣợng khối lƣợng môi chất S, s kJ, kJ/kg.K Entropy, entropy riêng LKT, lKT kJ, kJ/kg Công kỹ thuật công kỹ thuật riêng C kJ/kg.K, VNĐ Nhiệt dung riêng, vốn Ta K Nhiệt độ môi trƣờng Ts K Nhiệt độ sôi môi chất lạnh P0 bar Áp suất bay Pk bar Áp suất ngƣng tụ e Chỉ số (Ký hiệu chân) r Ra v Vào x Bảng 4.9 Thông số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp Điểm Nhiệt độ, o ( C) Áp suất, Entanpy, (bar) (kJ/kg) Lƣu lƣợng Entropy môi chất (kJ/kgK) (kg/s) 1’ 5,8718 712,75 1.745 25 5,8718 723,65 1.8 2’ 90 18,9 755 1.8 50 18,9 718,5 1.67 50 18,9 562,5 1.22 3’ 25 18,9 548,5 1,16 5,8718 548,5 1.18 5,8718 755 1,93 5,8718 556,5 0,0263 Bảng 4.10 Kết tính tốn trƣờng hợp Thơng số Ký hiệu Điểm trạng thái Đơn vị 1' 2' 3' 4' C 25 90 50 25 5 - - p Bar 5,8175 5,8175 18,9 18,9 18,9 5,8175 5,8175 5,8175 5,8175 h kJ/kg 708,5 723,65 755 565,5 548,5 548,5 570,2 708,5 755 s kJ/kg.K 1,745 1,8 1,80 1,22 1,16 1,24 1,26 1,745 1,89 Nhiệt độ môi trƣờng Ta K 293 Nhiệt độ buồng lạnh Tf K 278 k kJ/kg 197,215 202,49 197,215 197,215 201,23 Lƣu lƣợng môi chất M1 kg/s 0,0263 Hệ số bypass Y t Thông số trạng thái môi chất điểm đồ thị lgp-h Entanpy tinh điểm nút chu trình k = h - Tas Lƣu lƣợng môi chất lạnh không qua van by-pass Lƣu lƣợng môi chất lạnh qua van by-pass Lƣu lƣợng khơng khí qua dàn ngƣng Công suất nhiệt dàn bay 196,25 0,05 M1' kg/s 0,025 M5 kg/s 0,0013 M8 kg/s 0,17 Q+o kW 4,5 77 227,6 208,04 208,62 Công suất nhiệt dànngƣng tụ Hiệu suất động máy nén Biến đổi entanpy khơng khí qua dàn nóng Q-H kW 5,42 0,9 K Δh kJ/s 25,73 Δk kJ/s 1,34 Biến đổi entanpy tinh khơng khí qua dàn nóng I TÍNH THEO PHƢƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG Công suất điện động máy nén Công suất nhiệt thiết bị bay Công suất nhiệt dàn ngƣng Công suất nhiệt nhận từ khí vào buồng lạnh Σ1 kW 0,92 Q+of kW 4,00 Q-H kW 4,738 Q+f kW 0,500 Tổn thất exergy Nhóm động - máy nén Q-K kW 0,092 Thiết bị ngƣng tụ Q-c kW 0,61 Van tiết lƣu Qd kW Thiết bị hồi nhiệt Q-r kW 0,027 Tổn thất lƣợng Q-a kW 0,70 Hiệu suất bơm nhiệt COP - 9,54 II TÍNH THEO PHƢƠNG PHÁP EREXGY Tổng công suất exergy tiêu thụ Σ3 kW 0,92 Tổn thất exergy Nhóm động - máy nén K kW 0,092 Thiết bị ngƣng tụ C kW 0,261 Van tiết lƣu D kW 0,139 BH kW 0,011 R kW 0,077 kW 0,580 Thiết bị hồi nhiệt Thiết bị bay Tổng tổn thất exergy HIỆU SUẤT BƠM NHIỆT Công suất nhiệt tinh dàn bay Công suất nhiệt tinh dàn ngƣng tụ Eo kW 0,216 Ek kW 0,489 78 Hiệu suất bơm nhiệt 76,9% e Trƣờng hợp 5: Tính tốn chu trình bơm nhiệt khơng sử dụng thiết bị hồi nhiệt: Chu trình làm việc mơi chất hệ thống đƣợc trình bày đồ thị lgP-h hình dƣới lgp 2’ pk p0 1’ h h3 = h4 h1’ h1 Hình 4.11 Sơ đồ hệ thống đồ thị lgp-h bơm nhiệt khơng có thiết bị hồi nhiệt Bảng 4.11 Thơng số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp Điểm Nhiệt độ Áp suất Entanpi Entropy M ( C) (bar) kJ/kg s(kJ/kgK) (kg/s) 1’ 5,8718 708,5 1.745 5,8718 712,8 1.75 2’ 90 18,9 750,75 1.75 50 18,9 562,5 1.22 5,8718 562,5 1.24 o  Giải: Theo Phƣơng Pháp Năng Lƣợng 1- Công suất tiêu thụ: + Công suất điện động máy nén: 79 0,0263 h2’ Σ1 = E W K K M (h2' K h1 ) K 0,0263(750,75 712,8) 1,11kW 0,9 Cân lƣợng buồng lạnh, theo nguyên lý I nhiệt động học: Q+of + Q+f = Q+o = M1 (h1’ – h4) = 3,84 kW Trong Q0 cơng suất nhiệt thiết bị bay (ở nhiệt độ bay t0) 2- Công suất nhiệt nhận từ khí vào buồng lạnh (do cách nhiệt khơng hồn hảo) là: Q+f = Q+o - Q+of = 0,66 kW 3- Tổn thất exergy: Theo ngun lý I nhiệt động, tính thành phần tổn thất lƣợng nhƣ sau: + Nhóm động - máy nén Q-K = (1 - K) E+K = 0,111 kW + Thiết bị ngƣng tụ: Q-c = M1 (h2’ - h3) – M5 (h8 – h7) Trong đó, biến đổi entanpy khơng khí làm mát: h8 – h7 = ca (T8 – T7) + ( - 7)/ = 25,73 kJ/kg Do ta có: Q-c = M1 (h2’ - h3) – M5 (h8 – h7) + Van tiết lƣu: Q-d = kW + Tổn thất lƣợng toàn bơm nhiệt: Q-a = Q-K + Q-c + Q-d = 0,691 kW 4- Công suất nhiệt dàn ngƣng: Q-H = M1(h2’ – h3) = 0,0263(750,75 – 562,5) = 4,95 kW Tổng công suất nhiệt khơng khí nhận từ dàn bay dàn ngƣng tụ: Q = Q0- + Q-H = 3,84+ 4,95 = 8,79kW 5- Hiệu bơm nhiệt η = Q/∑1 = 791,9% Theo Phƣơng Pháp Exergy 80 Tính tốn sơ exergy: Entanpy tinh điểm nút chu trình R22: k = h - Tas Bảng 4.12 Thông số entanpy tinh R22 trƣờng hợp Entanpy, Nhiệt độ, (kJ/kg) (K) 1’ 708,5 293 712,8 2’ 750,75 Điểm Entropy, Entanpy tinh, (kJ/kgK) (kJ/kg) 1.745 197,215 1.75 200,05 293 1.75 238 562,5 293 1.22 204.04 562,5 293 1.24 199.18 293 + Biến đổi entanpy khơng khí lạnh: h5 – h6 = ca (T5 – T6) + ( - 6)/ = 11,76 kJ/kg Thay đổi entanpy tinh khơng khí thiết bị bay hơi: Δk = k5 – k6 = h5 – h6 - Ta ln(T5/T6) = 1,76 kJ/kg Các công suất nhiệt tinh: - Các cơng suất nhiệt tinh nhận từ khí vào buồng lạnh khơng (q trình đƣợc thực nhiệt độ khí quyển) E+f = Tổng công suất exergy tiêu thụ : = + E+f = = 0,92 kW Các tổn thất exergy: Trên sở cân exergy, biểu thức exergy môi chất nhiệt tƣơng ứng ta tính tổn thất exergy (dƣới dạng cơng suất) nhƣ sau: + Nhóm động - máy nén: K = E+K - M1 (k2’ - k1) = 1,11 – 0,0263(238 – 200,05) = 0,112 kW + Thiết bị ngƣng tụ: C = E+w - E-w = M1 (k2’ - k3) – M8 (k8 – k7) Δk = k8 – k7 = h8 – h7 - Ta ln(T8/T7) = 1,34 kJ/kg C = E+w - E-w = M1 (k2’ - k3) – M8 (k8 – k7) = 0,0263(238 – 205,04) – 0,17x1,34 = 0,639 kW + Thiết bị tiết lƣu: 81 D = E+wD = M1 (k3 – k4) = 0,0263(205,04 – 199,18) = 0,154 kW + Thiết bị bay hơi: BH = Q0(Ta/Tf – 1) - M1 (k4 – k1’) = + Hệ thống: Tổn thất exergy toàn thiết bị: = K + C + D + BH 8- Công suất nhiệt tinh nhận dàn bay dàn ngƣng: EQ0 = (Ta/Tf – 1)Q0- = (293/278 – 1)3,84 = 0,207 kW EQk = M8 (k8 – k7) = 0,17x1,34 = 0,228kW Công suất khơng khí nhận là: E = EQ0 + EQk = 0,435 kW 9- Hiệu suất exergy: Hiệu suất exergy hệ thống: e = (E)/Σ3= 39,2% Bảng 4.13 Kết tính tốn trƣờng hợp Điểm trạng thái Thơng số Ký hiệu Đơn vị 1' 2' C 15 90 50 t Thông số trạng thái môi chất p Bar 5,8175 5,8175 18,9 18,9 5,8175 điểm đồ thị lgp-h h kJ/kg 708,5 712,8 755 565,5 565,5 s kJ/kg.K 1,745 1,75 1,75 1,22 1,24 Nhiệt độ môi trƣờng Ta K 293 Nhiệt độ buồng lạnh Tf K 278 k kJ/kg 197,215 208,04 202,18 Lƣu lƣợng môi chất lạnh M1 kg/s 0,0263 Lƣu lƣợng khơng khí qua dàn ngƣng M8 kg/s 0,1700 Cơng suất nhiệt dàn bay Q+o kW 4,5 Công suất nhiệt dàn ngƣng tụ Q-H kW 5,42 Entanpy tinh điểm nút chu trình k = h - Tas Hiệu suất động máy nén Biến đổi entanpy không khí qua dàn nóng 0,9 K Δh kJ/s 82 25,73 200,05 242 Biến đổi entanpy tinh khơng khí qua dàn nóng Δk kJ/s 1,34 I TÍNH THEO PHƢƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG Công suất điện động máy nén Σ1 kW 1,23 Công suất nhiệt thiết bị bay Q+of kW 3,76 Công suất nhiệt dàn ngƣng Q-H kW 4,984 Q+f kW 0,74 Công suất nhiệt nhận từ khí vào buồng lạnh Tổn thất exergy Nhóm động - máy nén Q-K kW 0,123 Thiết bị ngƣng tụ Q-c kW 0,61 Van tiết lƣu Qd kW Tổn thất lƣợng Q-a kW 0,73 Hiệu suất bơm nhiệt COP - 7,1 II TÍNH THEO PHƢƠNG PHÁP EREXGY Tổng công suất exergy tiêu thụ Σ3 kW 1,23 Tổn thất exergy Nhóm động - máy nén K kW 0,123 Thiết bị ngƣng tụ C kW 0,672 Van tiết lƣu D kW 0,154 BH kW 0,072 kW 1,022 Thiết bị bay Tổng tổn thất exergy HIỆU SUẤT BƠM NHIỆT Công suất nhiệt tinh dàn bay Công suất nhiệt tinh dàn ngƣng tụ Hiệu suất bơm nhiệt kW 0,131 kW 0,900 83,5% e 83 Trƣờng hợp 6: Bơm nhiệt làm việc cho trích phần môi chất từ đầu đẩy đầu hút máy nén lgp Máy 2’ pk p0 1’ nén h h1’ h3 = h4 h2’ = h5 h1 Hình 4.12 Sơ đồ hệ thống đồ thị lgp-h bơm nhiệt bypass nóng đầu hút máy nén khơng có thiết bị hồi nhiệt Hệ số bypass: y = 0,05 Bảng 4.13 Thông số nhiệt động môi chất sử dụng trƣờng hợp Điểm Nhiệt độ Áp suất Entanpi Entropy M ( C) (bar) kJ/kg s(kJ/kgK) (kg/s) 1’ 5,8718 708,5 1.745 15 5,8718 712,8 1.75 2’ 90 18,9 750,75 1.75 50 18,9 562,5 1.22 5,8718 562,5 1.24 5,8718 750,75 1.89 o 84 0,0263 0,95M1 0,05M1 Bảng 4.14 Kết tính tốn trƣờng hợp Điểm trạng thái Thơng số Ký hiệu Đơn vị 1' 2' C 15 90 50 - t Thông số trạng thái môi chất p Bar 5,8175 5,8175 18,9 18,9 5,8175 5,8175 điểm đồ thị lgp-h h kJ/kg 708,5 712,8 755 565,5 565,5 755 s kJ/kg.K 1,745 1,75 1,75 1,22 1,24 1,89 Nhiệt độ môi trƣờng Ta K 293 Nhiệt độ buồng lạnh Tf K 278 k kJ/kg 208,04 202,18 201,23 Lƣu lƣợng môi chất lạnh M1 kg/s Hệ số bypass Y Entanpy tinh điểm nút chu trình k = h - Tas Lƣu lƣợng môi chất lạnh 197,215 0,05 kg/s 0,025 M5 kg/s 0,0013 Lƣu lƣợng khơng khí qua dàn ngƣng M8 kg/s 0,17 Công suất nhiệt dàn bay Q+o kW 4,5 Công suất nhiệt dànngƣng tụ Q-H kW 5,42 Lƣu lƣợng môi chất lạnh qua van by-pass Hiệu suất động máy nén 0,9 K Biến đổi entanpy không khí qua dàn nóng Biến đổi entanpy tinh khơng khí qua dàn nóng 242,3 0,0263 M1' khơng qua van by-pass 200,05 Δh kJ/s 25,73 Δk kJ/s 1,34 I TÍNH THEO PHƢƠNG PHÁP CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG Công suất điện động máy nén Σ1 kW 1,23 Công suất nhiệt thiết bị bay Q+of kW 3,575 Công suất nhiệt dàn ngƣng Q-H kW 4,738 Q+f kW 0,925 Cơng suất nhiệt nhận từ khí vào buồng lạnh Tổn thất exergy Nhóm động - máy nén Q-K kW 0,123 Thiết bị ngƣng tụ Q-c kW 0,61 kW Van tiết lƣu - Qd 85 Tổn thất lƣợng Q-a Hiệu suất bơm nhiệt COP kW 0,73 6,74 II TÍNH THEO PHƢƠNG PHÁP EREXGY Tổng cơng suất exergy tiêu thụ Σ3 kW 1,23 Tổn thất exergy Nhóm động - máy nén K kW 0,123 Thiết bị ngƣng tụ C kW 0,627 Van tiết lƣu D kW 0,147 BH kW 0,062 kW 0,960 Thiết bị bay Tổng tổn thất exergy HIỆU SUẤT BƠM NHIỆT Công suất nhiệt tinh dàn bay Công suất nhiệt tinh dàn ngƣng tụ Hiệu suất bơm nhiệt e kW 0,193 kW 0,855 85,0% Kết luận chƣơng 4: - Đã khảo sát phƣơng án sử dụng van bypass để thay đổi đặc tính chu trình bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh - Áp dụng phƣơng pháp cân lƣợng phƣơng pháp exergy tính tốn trƣờng hợp chu trình có thiết bị hồi nhiệt kết hợp với phƣơng án sử dụng van bypass - Kết quả: + Thơng qua kết tính tốn ta thấy COP trƣờng hợp tính tốn lớn hiệu suất exergy nhỏ ngƣợc lại Hiệu chu trình lớn hiệu suất exergy lớn + Qua đánh giá so sánh ta thấy phƣơng án sử dụng van bypass cho hiệu tốt có khả áp dụng thay phần hệ thống bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh hình A Khi sử dụng phƣơng án thay máy nén tốc độ hình A máy nén thông thƣờng tốc độ nƣớc, thay cảm biến nhiệt độ độ ẩm hệ thống (hình A) cảm biến độ ẩm điều kiện khí hậu 86 Việt Nam nồm ẩm độ ẩm khơng khí lớn làm cho thiết bị hoạt động khơng xác dễ gây hƣ hỏng thiết bị, ảnh hƣởng đến môi trƣờng sản xuất chất lƣợng sản phẩm - Ngoài việc áp dụng phƣơng án lắp đặt van bypass trình bày cho hệ thống bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh phƣơng án đƣợc áp dụng cho hệ thống điều hịa khơng khí, bơm nhiệt sản xuất nƣớc nóng 87 CHƢƠNG 5: NHẬN XÉT KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Nhận xét kết luận: - Trên sở đặc điểm khí hậu Việt Nam, nhu cầu hút ẩm sấy lạnh đặc biệt với sản phẩm nông nghiệp sau thu hoạch nghiên cứu, phân tích ƣu nhƣợc điểm đặc tính kỹ thuật cơng nghệ phƣơng pháp hút ẩm sấy lạnh nhằm đạt hiệu kinh tế - kỹ thuật cao nhƣ: tiết kiệm lƣợng tiêu thụ, nâng cao chất lƣợng sản phẩm sấy - Đã nghiên cứu phƣơng pháp đánh giá hiệu hệ thống hút ẩm sấy lạnh để tìm lựa chọn phƣơng pháp thích hợp sử dụng đánh giá hiệu hệ thống hút ẩm sấy lạnh sử dụng phƣơng pháp exergy - Đã xây dựng chu trình đánh giá mức độ, khả hợp lý phía mơi chất lạnh thay hệ thống thiết bị bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh nhập ngoại giúp cho doanh nghiệp, sở sản xuất giảm chi phí đầu tƣ, vận hành bao dƣỡng sửa chữa hệ thống đơn giản, dễ dàng - Để vận hành hệ thống bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh nhập ngoại có hệ thống điều khiển tự động nhƣ nêu hình A đạt hiệu cao phải làm chủ đƣợc công nghệ, kỹ thuật hệ thống, đặc biệt thiết bị ngoại nhập ý điều kiện khí hậu Việt Nam Nâng cao trình độ cơng nhân vận hành điều khiển hệ thống, tuân thủ quy định thời gian bảo dƣỡng định kỳ Hệ thống đƣợc áp dụng để hút ẩm sấy lạnh cho phân xƣởng sản xuất bánh công ty bánh kẹo Hải Hà Khuyến nghị : - Tùy theo khả năng, nguồn vốn đầu tƣ doanh nghiệp,nhu cầu sấy lạnh, yêu cầu giá trị sản phẩm, trình độ kỹ thuật nhân viên, quy mô hệ thống lớn hay nhỏ để áp dụng khả thi điều kiện cụ thể - Để đánh giá hiệu kỹ thuật hệ thống BN HÂ&SL phải dùng phƣơng pháp exergy để đánh giá, không dùng phƣơng pháp cân lƣợng 88 tăng cƣờng nghiên cứu triển khai ứng dụng, phổ cập kiến thức phƣơng pháp đánh giá hiệu kỹ thuật hệ thống theo phƣơng pháp exergy 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy (1996), Kĩ thuật lạnh sở, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy (1999), Máy Thiết bị lạnh, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy (1998), Tủ lạnh, máy kem, máy đá, máy điều hòa nhiệt độ, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Trần Văn Phú (2001), Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, Hà Nội Phạm Văn Tùy nhóm tác giả (7/2003), Nghiên cứu công nghệ hút ẩm sấy lạnh nông sản thực phẩm, Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Bộ, Hà Nội Nguyễn Đức Lợi (2005),Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Hà Đăng Trung, Nguyễn Qn (2005), Cơ sở kĩ thuật điều hịa khơng khí NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Đức Lợi (2002), Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội Nguyễn Thanh Liêm (12/2001), Bơm nhiệt máy nén để khử ẩm sấy nhiệt độ thấp, Luận văn thạc sĩ khoa học Đại học Bách khoa Hà Nội 10 Nguyễn Phong Nhã (1/2007), Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính động học trình bám tuyết bề mặt dàn bay - tách ẩm máy sấy lạnh, Luận văn thạc sĩ khoa học Đại học Bách khoa Hà Nội 11 Http://www.haihaco.com.vn/ 12 Http://www.moi.gov.vn/ 13 Http://www.hvacr.com.vn/ 90 13 TCVN 4088 : 1985 : Số liệu khí hậu Việt Nam dùng thiết kế xây dựng 14 TCXD 232 : 1999 : Hệ thống thơng gió, điều hịa khơng khí cấp lạnh Chế tạo, lắp đặt nghiệm thu 16 TCVN 5687 : 1992 : Thơng gió, điều tiết khơng khí, sƣởi ấm - Tiêu chuẩn thiết kế 17 PGS.TS Bùi Hải (2004), Tự động điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội 18 PGS TS Bùi Hải (2005), Tính tốn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí theo phương pháp mới, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội 19 PGS TS Phạm Văn Tuỳ, KS Phạm Văn Hậu (9/2004), “Nghiên cứu thực nghiệm sấy lạnh dƣợc liệu bơm nhiệt nhiệt độ thấp”, Tạp chí KH& CN Nhiệt, (92) trang 8-10 20 PGS.TS Phạm Văn Tuỳ, Th.S Nguyễn Thanh Liêm (12/4/2002), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh bơm nhiệt máy nén, Báo cáo hội nghị toàn quốc khoa học kỹ thuật Nhiệt-Lạnh Trang 274-279 21 PGS TS Phạm Văn Tuỳ (2004), Phương pháp phân tích chất lượng tính tốn hiệu hệ thống lạnh, NXB Khoa học kỹ thuật 91 ... hút ẩm sấy lạnh giới Việt Nam Từ xác định đề tài nghiên cứu 25 CHƢƠNG 2: BƠM NHIỆT VÀ BƠM NHIỆT HÚT ẨM VÀ SẤY LẠNH 2.1 Bơm nhiệt 2.1.1 Khái niệm bơm nhiệt Bơm nhiệt thiết bị dùng để ? ?bơm? ?? dòng nhiệt. .. thầy cô giáo Bộ môn Kỹ thuật lạnh điều hịa khơng khí Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt – Lạnh, lựa chọn thực đề tài: ? ?Cơ sở tính tốn xác định giới hạn kỹ thuật bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh? ?? Từ đó, lựa... tạo hệ thống bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh CHLB Đức Hình A sơ đồ hệ thống bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh nhập CHLB Đức Ta thấy hệ thống bơm nhiệt hút ẩm sấy lạnh đƣợc điều chỉnh cơng suất lạnh hồn tồn