Đánh giá khả năng áp dụng công nghệ làm lạnh bay hơi và tách ẩm bằng chất hút ẩm trong điều kiện việt nam

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ CÔNG SƠN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH BAY HƠI VÀ TÁCH ẨM BẰNG CHẤT HÚT ẨM TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ NHIỆT MÃ SỐ : 60.52.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2004 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : PGS TS LÊ CHÍ HIỆP Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2004 Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : LÊ CÔNG SƠN Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 30-09-1966 Nơi sinh : Thanh Hóa Chuyên ngành : Công nghệ Nhiệt Mã số : 60.52.80 I TÊN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH BAY HƠI VÀ TÁCH ẨM BẰNG CHẤT HÚT ẨM TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan tình hình sử dụng làm lạnh bay tách ẩm chất hút ẩm Cơ sở lý thuyết liên quan Công nghệ làm lạnh bay tách ẩm chất hút ẩm Thí nghiệm làm lạnh bay tách ẩm chất hút ẩm Lựa chọn sơ đồ, xây dựng phần mềm tính tóan tính kinh tế kỹ thuật cho sơ đồ làm lạnh bay tách ẩm chất hút ẩm cho điều hòa không khí áp dụng cho điều kiện Việt Nam III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 09-02-2004 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 09-07-2004 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP VI HỌ VÀ CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: VII HỌ VÀ CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2004 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH (Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tập thuyết minh luận văn) LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn: - Thầy hướng dẫn, PGS.TS Lê Chí Hiệp chủ nhiệm ngành Công nghệ nhiệt, tận tình hướng dẫn giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận văn - Các PGS, TS Trường Đại học Bách khoa trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí minh tham gia giảng dạy lớp cao học Công nghệ nhiệt khóa 13, tận tình hướng dẫn giúp đỡ tác giả suốt trình học tập - Trung tâm kiểm định kỹ thuật an tòan khu vực II, Công ty TNHH điện lạnh Bách Khoa, Công ty TNHH ENCO Việt Nam, đại diện hãng máy lạnh Trane Việt nam tạo điều kiện cho tác giả thực thí nghiệm, cung cấp số liệu liên quan góp phần vào thành công luận văn - Những người thân, học viên lớp cao học ngành Công nghệ nhiệt khóa 13 bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ động viên tác giả suốt thời gian thực luận văn Học viên cao học LÊ CÔNG SƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN Bài luận văn trình bày sở lý thuyết trao đổi nhiệt ẩm nước không khí Phân tích công nghệ làm lạnh bay tách ẩm chất hút ẩm, thực thí nghiệm làm lạnh bay cho khí hậu Việt Nam, phân tích kết thí nghiệm làm lạnh bay tách ẩm chất hút ẩm lỏng Từ luận văn xây dựng, đề xuất sơ đồ điều hòa không khí sử dụng làm lạnh bay tách ẩm dung dịch chất hút ẩm H2O-LiBr áp dụng cho không gian lớn có hệ số RSHF nhỏ(hay tải nhiệt ẩn lớn) điều kiện Việt Nam Luận văn mô tả toán học, viết chương trình phần mềm tính toán môi trường Matlab cho sơ đồ lựa chọn Phân tích, so sánh kinh tế kỹ thuật so với phương án điều hòa không khí sử dụng máy lạnh nén để thấy tính khả thi phương án đề xuất Những vấn đề nêu lên luận văn hy vọng làm sở cho nhà thiết kế xem xét thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho không gian lớn Việt Nam MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT VÀ ẨM GIỮA NƯỚC VÀ KHÔNG KHÍ 2.1 Quá trình bốc ngưng tụ không khí tiếp xúc với nước 2.2 Hệ số trao đổi nhiệt ẩm nước không khí 2.2.1 Hệ số trao đổi nhiệt 2.2.2 Hệ số trao đổi ẩm 2.2.3 Phương trình tiêu chuẩn trao đổi nhiệt ẩm nước không khí 2.3 Các trình trao đổi nhiệt ẩm đa biến nước không khí 2.4 Nhận xét Chương LÀM LẠNH BAY HƠI VÀ TÁCH ẨM BẰNG CHẤT HÚT ẨM 3.1 Làm lạnh bay 3.1.1 Tổng quan làm lạnh bay 3.1.2 Làm lạnh bay trực tiếp 3.1.3 Làm lạnh bay gián tiếp 3.1.4 Làm lạnh bay kết hợp trực tiếp –gián tiếp 3.1.5 Làm lạnh bay kết hợp với làm lạnh có máy lạnh nén 3.2 Tách ẩm chất hút ẩm 3.2.1 Tách ẩm chất hút ẩm rắn 3.2.2 Tách ẩm chất hút ẩm lỏng 3.2.3 Tính tóan nhiệt động trình hút ẩm tái tạo dung dịch chất hút ẩm 10 10 12 14 17 20 Chương Chương THÍ NGHIỆM LÀM LẠNH BAY HƠI TRỰC TIẾP 32 21 21 24 28 31 32 33 38 41 VÀ TÁCH ẨM BẰNG CHẤT HÚT ẨM LỎNG 4.1 Thí nghiệm làm lạnh bay trực tiếp 4.1.1 Thiết bị thí nghiệm 4.1.2 Phương pháp lấy số liệu 4.1.3 Kết thí nghiệm nhận xét 4.1.4 Kết luận 4.2 Nghiên cứu thí nghiệm tách ẩm chất hút ẩm 4.2.1 Mô hình thí nghiệm máy tính 4.2.2 Kết thí nghiệm máy tính 4.2.3 Thí nghiệm thiết bị 4.2.4 Kết luận LỰA CHỌN VÀ TÍNH TÓAN SƠ ĐỒ CHO ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 5.1 Phân tích lựa chọn phương án 5.2 Xây dựng sơ đồ cho điều hòa không khí 5.3 Tính tóan sơ đồ 5.3.1 Tính tóan cho không khí điều hòa 5.3.2 Tính tóan cho dung dịch H2O-LiBr 5.3.3 Tiêu hao lượng hệ thống 5.3.4 Hệ số hiệu hệ thống 5.4 Phần mềm tính tóan sơ đồ hệ thống 5.4.1 Sơ đồ lưu chuyển chương trình 5.4.2 Phần mềm tính tóan sơ đồ 5.5 Tính tóan kinh tế, kỹ thuật 5.5.1 Đánh giá khả áp dụng thực tế 5.5.2 Đánh giá kinh tế kỹ thuật 5.6 Kết luận 60 46 46 49 49 55 56 56 65 66 Chương 67 68 72 72 74 76 78 79 79 79 83 83 86 90 PHẦN KẾT LUẬN 91 Các phụ lục Tài liệu tham khảo 93 107 CÁC KÝ HIỆU CHÍNH SỬ DỤNG Ký hiệu Đơn vị đo Ý nghóa A m2 Diện tích a m2/s Hệ số dẫn nhiệt độ C kJ/kg.độ Nhiệt dung riêng c % Nồng độ dung dịch D m2/s Hệ số khuyếch tán nước d g/kgKK Độ chứa không khí G kg/s Lưu lượng khối lượng i kJ/kg Enthalpy K W/m2.độ Hệ số truyền nhiệt N kW Công suất điện P bar, kG/cm2 p suất Q kW Công suất nhiệt r kJ/kg n nhiệt hóa ngưng tụ T o Nhiệt độ tuyệt đối t o Nhiệt độ V m3/h Lưu lượng thể tích v m/s Vận tốc W g/m2.s Mật độ dòng ẩm α W/m2.độ Hệ số tỏa nhiệt ε - Hiệu suất ω g/kgKK Độ chứa không khí ϕ % Độ ẩm tương đối không khí Δt o Chênh lệch nhiệt độ K C C λ W/m.độ Hệ số dẫn nhiệt ρ kg/m3 Khối lượng riêng β g/m2.s Hệ số trao đổi ẩm CÁC CHỮ VIẾT TẮT THƯỜNG DÙNG CHA Chất hút ẩm ĐHKK Điều hòa không khí LLBH Làm lạnh bay KK Không khí RSHF Hệ số nhiệt phòng 46 MỞ ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế nước, nhu cầu kỹ thuật lạnh nói chung điều hòa không khí nói riêng nhu cầu thiếu nghiệp đại hóa công nghiệp hóa đất nước Hầu hết tất cao ốc văn phòng, siêu thị, nhà hàng, nhà ga sân bay, số xưởng sản xuất, xây dựng trang bị hệ thống điều hòa không khí nhằm tạo môi trường tiện nghi cho người Trong chủ yếu sử dụng máy lạnh có máy nén với tác nhân lạnh thuộc lọai tổng hợp hóa học Máy lạnh có máy nén thống trị kỹ thuật lạnh suốt thời gian dài so với nguyên lý làm lạnh khác tỏ hiệu hơn, tiện lợi gọn nhẹ nhiều Tuy nhiên, năm gần đây, trước thực trạng ô nhiễm môi trường nguồn lượng tự nhiên ngày cạn dần vấn đề bảo vệ môi trường sử dụng hiệu lượng vấn đề bách giới quan tâm Điều thúc đẩy nhà khoa học nhìn nhận đánh giá lại vấn đề hiệu sử dụng lượng máy lạnh nén ảnh hưởng tác nhân lạnh này, đặc biệt việc gây hiệu ứng nhà kính, phá hủy tầng Ozone bầu khí trái đất Từ lý khách quan nêu trên, nhà khoa học nghiên cứu áp dụng hệ thống lạnh không sử dụng máy lạnh có máy nén để thay cho máy lạnh có máy nén nhằm nâng cao hiệu sử dụng môi trường bảo vệ môi trường Trong máy lạnh hấp thụ làm lạnh bay – tách ẩm chất hút ẩm giải pháp áp dụng Công nghệ làm lạnh bay sử dụng nhiều nước giới cho mục đích điều hòa không khí, nhiên sử dụng phổ biến vùng khí hậu nóng khô tách ẩm chất hút ẩm chủ yếu ứng dụng cho việc bảo quản hàng hóa, kho tàng Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ cho điều hòa không khí hạn chế Xuất phát từ lý khách quan nêu việc đánh giá khả ứng dụng công nghệ làm lạnh bay tách ẩm chất hút ẩm điều 93 PHỤ LỤC 94 95 Phụ lục Chất đệm Kích thước danh nghóa Đường kính,ds (m) e 1’ 25mm 0,0356 0,730 2’ 50mm 0,0725 0,740 Carbon vòng xuyến 1’ 25mm 0,01301 0,745 2’ 50mm 0,0716 0,730 Gốm hình yên ngựa 1’ 25mm 0,320 0,690 1,5’ 38mm 0,0472 0,750 Gốm vòng xuyến Lưu lượng riêng L’ (kg/m-2.s-1 m Hệ số ước tính aA n 0,68 – 2,0 2,0 – 6,1 0,68 – 2,0 2,0 – 6,1 34,42 68,20 31,52 34,03 0,0389L’ – 0,0793 0 0,552 - 0,470 0,481 0,362 0,68 – 2,0 2,0 – 6,1 0,68 – 2,0 2,0 – 6,1 34,42 68,20 31,52 34,03 0,0389L’ – 0,0793 0 0,552 - 0,470 0,481 0,362 0,68 – 2,0 2,0 – 6,1 0,68 – 2,0 2,0 – 6,1 52,14 73,00 40,60 62,40 0,0506L’ – 0,1029 0,0310L’ – 0,0630 - 0,0508 0,0240L’ – 0,0966 -0,359 0,455 -0,1355 96 Φ P β = 1,508d s0,376 Φ LT = 2,09.10 −6 (737,5L') d s2 β β = 1,104d s0,376 7,34.10−6 (737,5L') d s2 β Φ LT = β = 1,508d s0,376 2,32.10−6 (737,5L') = d s2 β Φ LT Phuï lục 3: Mô sơ đồ LLBH tách ẩm CHA cho ĐHKK phần mềm Macromedie Flash 97 98 Phụ lục Chương trình tính tóan viết cho môi trường Matlab % t1=input('nhap nhiet t1='); % d1=input('nhap chua hoi d1='); % phi=input('nhap am ='); % tn=input('nhap tn='); % tnn=input('nhap tnn='); % Qh=input('nhap Qh='); % Qa=input('nhap Qa='); resu=findobj(gcbf,'Tag','edit1'); Qh=get(resu,'string'); Qh=str2num(Qh); if Qh