Nghiên cứu thiết kế mô hình máy lạnh hấp thụ h2o libr loại single effect

1 Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - HOÀNG THỊ NAM HƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY LẠNH HẤP THỤ H2O-LiBr LOẠI SINGLE EFFECT Chuyên ngành : Công nghệ nhiệt Mã số ngành : 60.52.80 LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Tp.HCM, ngày .tháng năm 2004 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: HOÀNG THỊ NAM HƯƠNG Phái: Nữ Ngày tháng năm sinh: 21/01/1976 Nơi sinh: Hà Nội Chuyên ngành: Công Nghệ Nhiệt MSHVù: CNNH13.001 I-TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu thiết kế mô hình thí nghiệm máy lạnh hấp thụ loại single effect II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tổng quan phát triển máy lạnh hấp thụ H2O – LiBr giới khả áp dụng Việt Nam - Giới thiệu máy lạnh hấp thụ - Nghiên cứu tính toán lựa chọn qui mô kết cấu,dụng cụ đo, mô hình thực nghiệm - Thiết kế mô hình xây dựng thí nghiệm - Một số vấn đề liên quan III-NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 9/02/2004 IV-NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 9/07/2004 V-HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN 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 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày tháng năm KHOA QUẢN LÝ NGÀNH CHÍĐƯ MINH, thánNg THÀ năN mH2004 CÔTP.HỒ NG TRÌNH C HOÀ TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 1: Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn HOÀNG THỊ NAM HƯƠNG LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi đến PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP lời cám ơn chân thành sâu sắc giúp đỡ tận tình lời đóng góp q báu PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP trình thực luận văn Tôi xin chân thành cám ơn thầy cô, đồng nghiệp Bộ môn Công nghệ nhiệt lạnh trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM giúp đỡ hoàn thành luận văn Tôi xin gửi lời biết ơn đến người thân yêu gia đình cám ơn bạn bè động viên, tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành tập luận văn TÁC GIẢ TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Luận văn “Nghiên cứu thiết kế mô hình thí nghiệm máy lạnh hấp thụ loại single effect” trình bày chương gồm phần: giới thiệu, tính toán thiết kế, xây dựng thí nghiệm số vấn đề có liên quan Máy lạnh hấp thụ single effect có cấu tạo loại hai vỏ (double shell) có dạng hình trụ nằm ngang Phần vỏ phía gồm có phát sinh ngưng tụ, phần vỏ phía gồm có hấp thụ bốc Ống sử dụng hệ thống máy lạnh hấp thụ H2O – LiBr ống đồng cupro-nikel 90/10 Hệ thống cấp nhiệt từ nồi gia nhiệt điện trở Hơi cấp vào bão hoà khô có áp suất tuyệt đối 1,5 bar Năng suất lạnh hệ thống thiết kế 50 kW, nước lạnh có nhiệt độ 70C Máy lạnh hấp thụ single effect giải nhiệt nước với nhiệt độ nước giải nhiệt vào 320C Trong luận văn có khảo sát đến việc lựa chọn, sử dụng dụng cụ đo thích hợp để thí nghiệm có sai số nhỏ, đảm bảo độ xác thí nghiệm Cách bố trí dụng cụ đo biểu diễn mô hình Trên sở mô hình xây dựng thí nghiệm bước thí nghiệm Mô hình thí nghiệm thực nhiều thí nghiệm với thời gian có hạn tác giả xây dựng thí nghiệm : thứ thí nghiệm tính máy lạnh hấp thụ LiBr-H2O Single effect, thứ hai ảnh hưởng nồng độ nước gia nhiệt suất lạnh máy Dự kiến có kinh phí thực hệ thống lắp đặt phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ nhiệt lạnh Trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh MỤC LỤC Trang Đặt vấn đề Chương 1: Tổng quan phát triển máy lạnh hấp thụ H2O – LiBr giới khả áp dụng Việt Nam 1.1 Tổng quan 1.2 Khả áp dụng Việt Nam tận dụng nhiệt thải 2 hoạt động máy lạnh hấp thụ 1.2.1 Khả áp dụng Việt Nam 1.2.2 Tình hình sử dụng nhiệt thải Chương 2: Giới thiệu máy lạnh hấp thụ 2.1 Khái quát môi chất làm việc máy lạnh hấp thụ 2.2 Tính chất nhiệt vật lý môi chất lựa chọn (LiBr) 2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 10 2.4 Mô tả toán học 14 Chương 3: Nghiên cứu tính toán lựa chọn qui mô kết cấu, dụng cụ đo, mô hình thực nghiệm 23 3.1 Chọn mô hình, qui mô 23 3.2 Tính toán nhiệt động truyền nhiệt 23 3.3 Bố trí kết cấu 31 3.4 Bố trí dụng cụ đo 34 3.4.1 Đo nhiệt độ 38 3.4.2 Đo áp suất 39 3.4.3 Đo lưu lượng 43 3.4.4 Nguồn nhiệt cấp cho phát sinh Chương 4: Thiết kế mô hình xây dựng thí nghiệm 45 4.1 Thiết kế 45 4.1.1 Tính toán số lượng ống TBTĐN 45 4.1.2 Tính toán tốc độ TBTĐN 46 4.1.3 Tính toán tốc độ đường ống nối 47 4.1.4.Tính hệ số tỏa nhiệt đối lưu α 48 4.1.5 Kích thước mô hình 50 4.1.6 Tính sức bền vỏ 52 4.1.6 Tính sức bền vỏ 53 4.2 Xây dựng thí nghiệm 55 4.2.1 Bài thí nghiệm1: Thí nghiệm tính máy lạnh hấp thụ H2O – LiBr single effect 55 4.2.2 Bài thí nghiệm số 2: nh hưởng nhiệt độ vào nước giải nhiệt máy lạnh hấp thụ H2O – LiBr single effect 4.3 Viết chương trình tính toán nhiệt dựa thí nghiệm Chương 5: Một số vấn đề liên quan 62 70 75 5.1 Xây dựng qui trình công nghệ nạp môi chất, kiểm tra, chống kết tinh, cấu xả khí không ngưng 75 5.1.1 Cách nạp dung dịch, kiểm tra 75 5.1.2 Hệ thống đề phòng kết tinh dung dịch LiBr H2O 76 5.1.3 Cơ cấu xả khí không ngưng 76 5.2 Phương pháp xử lý cố trình lắp đặt 5.2.1 Phương pháp điều chỉnh lưu lượng gia nhiệt 77 77 5.2.2 Những nguyên nhân xảy tượng kết tinh khởi động tổ máy dung dịch H2O – LiBr 5.2.3 Kiểm tra trước đưa vào vận hành tổ máy lạnh hấp thu 79 5.2.4 Các phận cần phải kiểm tra sau kiểm tra độ kín 79 5.2.5 Cách thức khởi động máy lạnh hấp thu H2O – LiBr 80 78 5.2.6 Khi tổ máy vận hành bình thường đột ngột bị dừng phải làm 81 Kết luận 82 Kiến nghị nghiên cứu 83 Lý lịch trích ngang 84 Phụ lục 85 Tài liệu tham khảo 129 10 CÁC KÝ HIỆU a – bội số tuần hoàn C - nồng độ dung dịch, nhiệt dung riêng, bề dày COP - hệ số sử dụng nhiệt d - đường kính, suất tiêu hao D - lưu lượng tuần hoàn tác nhân lạnh, đường kính F - diện tích bề mặt trao đổi nhiệt f - bội số tuần hoàn bốc hơi, bội số tuần hoàn hấp thụ g - gia tốc trọng trường G - lượng tiêu hao i - entanpi k - hệ số truyền nhiệt L - chiều dài ống m - khối lượng, số pass N,n - số ống p - áp suất Pr – hệ số Prandl Q, q - nhiệt lượng r - nhiệt ẩn hóa Re – hệ số Reynolds s – bước ống S – bề dày T, t - nhiệt độ ts(p) - nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất p U - độ chênh nhiệt độ TBTĐN – thiết bị trao đổi nhiệt V – lưu lượng thể tích 114 bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(1, 4) = Round((p(1) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg c(1) = c(6) bai1from2.MSFlexGrid1.TextMatrix(1, 3) = c(1) Call nhietdoy(p(1), c(1), 1) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(1, 2) = Round((t(1) - 32) / 1.8, 1) 'do C Call entanpydungdich(c(1), t(1), 1) h(6) = h(6) + 166 bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(1, 5) = Round(h(6), 2) End Sub Diem 2' Private Sub row3() p(3) = p(1) bai1from2.MSFlexGrid1.TextMatrix(3, 4) = Round((p(1) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg Call nhietdox(p(3), 3) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(3, 2) = Round(t(3) - 273.15, 1) 'do C Call entapyhoibaohoakho(t(3), 3) h(3) = h(3) + 418.5 bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(3, 5) = Round(h(3), 2) c(3) = bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(3, 3) = c(3) End Sub Diem Private Sub row4() t(4) = tx bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(4, 2) = t(4) 115 Call apsuat(tx, 4) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(4, 4) = Round((p(4) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg h(4) = h(3) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(4, 5) = Round(h(4), 2) c(4) = bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(4, 3) = c(4) End Sub Diem 3' Private Sub row5() p(5) = p(4) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(5, 4) = Round((p(5) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg Call nhietdox(p(5), 5) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(5, 2) = Round(t(5) - 273.15, 1) 'do C c(5) = bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(5, 3) = c(5) Dim j As Integer Dim a(8) As Double Dim tempt As Double Dim x As Double a(1) = 4.57874342 * 10 ^ (-1) a(2) = 5.08441288 a(3) = -1.48513244 a(4) = -4.81351884 a(5) = 2.69411792 a(6) = -7.39064542 a(7) = 1.04961689 * 10 ^ (-1) 116 a(8) = -5.46840036 tempt = (647.3 - t(5) - 273.15) / 647.3 For j = To x = a(j) * (tempt ^ (j - 3)) Next h(5) = 2099.3 * (1 + a(1) * tempt ^ (1 / 3) + a(2) * tempt ^ (5 / 6) + a(3) * tempt ^ (7 / 8) + x) 'hieu chinh h(5) = h(5) + 413 bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(5, 5) = Round(h(5), 2) End Sub Diem Private Sub row8() p(8) = p(1) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(8, 4) = Round((p(8) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg c(8) = c(1) + bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(8, 3) = c(8) Call nhietdo(p(8), c(8), 8) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(8, 2) = Round((t(8) - 32) / 1.8, 1) 'do C Call entanpydungdich(c(8), t(8), 8) h(8) = h(8) + 153 bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(8, 5) = Round(h(8), 2) End Sub Diem Private Sub row9() 117 c(9) = c(8) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(9, 3) = c(9) t(9) = t(6) + dt bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(9, 2) = t(9) Call entanpydungdich(c(9), t(9), 9) h(9) = h(9) + 153 bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(9, 5) = Round(h(9), 2) p(9) = p(1) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(9, 4) = Round((p(9) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg End Sub Diem Private Sub row7() bsth = (c(1) + 4) / h(7) = (bsth - 1) * (h(8) - h(9)) / bsth + h(6) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(7, 5) = Round(h(7), 2) c(7) = c(1) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(7, 3) = c(7) p(7) = p(4) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(7, 4) = Round((p(7) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg t(7) = t(9) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(7, 2) = t(7) End Sub Diem Private Sub row10() 118 c(10) = (2 * c(1) + 4) / bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(10, 3) = c(10) p(10) = p(4) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(10, 4) = Round((p(10) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg Call nhietdoy(p(10), c(10), 10) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(10, 2) = Round(t(10), 1) Call entanpydungdich(c(10), t(10), 10) h(10) = h(10) + 153 bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(10, 5) = Round(h(10), 2) End Sub Diem Private Sub row2() Dim a As Double Dim b As Double a = (t(8) - 32) / 1.8 b = (t(1) - 32) / 1.8 t(2) = (a + b) / bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(2, 2) = Round(t(2), 1) p(2) = p(1) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(2, 4) = Round((p(2) * (10 ^ 5) / 133.332), 2) 'mmHg c(2) = bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(2, 3) = c(2) Dim i As Integer Dim no(9) As Double Dim z(9) As Double 119 Dim f(13) As Double Dim d(13) As Double Dim nr(13) As Double Dim gamaoto As Double Dim gamarto As Double no(1) = -0.969276865 * (10 ^ 1) no(2) = 0.10086655968 * (10 ^ (-2)) no(3) = -0.56087911283 * 10 ^ (-2) no(4) = 0.71452738081455 * 10 ^ (-1) no(5) = -0.40710498223928 no(6) = 0.14240819171444 * 10 ^ no(7) = -0.4383951131945 * 10 ^ no(8) = -0.28408632460772 no(9) = 0.21268463753307 * 10 ^ (-1) z(1) = z(2) = z(3) = -5 z(4) = -4 z(5) = -3 z(6) = -2 z(7) = -1 z(8) = z(9) = f(1) = f(2) = f(3) = f(4) = f(5) = f(6) = f(7) = f(8) = f(9) = f(10) = f(11) = 120 f(12) = f(13) = d(1) = d(2) = d(3) = d(4) = 11 d(5) = d(6) = d(7) = 16 d(8) = d(9) = 16 d(10) = d(11) = 10 d(12) = d(13) = 10 nr(1) = -0.733622601865 * 10 ^ (-2) nr(2) = -0.88223831943146 * 10 ^ (-1) nr(3) = -0.72334555213245 * 10 ^ (-2) nr(4) = -0.40813178534455 * 10 ^ (-2) nr(5) = 0.20097803380207 * 10 ^ (-2) nr(6) = -0.53045921898642 * 10 ^ (-1) nr(7) = -0.7619040908697 * 10 ^ (-2) nr(8) = -0.63498037657313 * 10 ^ (-2) nr(9) = -0.86043093028588 * 10 ^ (-1) nr(10) = 0.7532158152277 * 10 ^ (-2) nr(11) = -0.79238375446139 * 10 ^ (-2) nr(12) = -0.22888160778447 * 10 ^ (-3) 121 nr(13) = -0.2645650148281 * 10 ^ (-2) For i = To gamaoto = gamaoto + no(i) * z(i) * (540 / (t(2) + 273.15)) ^ (z(i) - 1) Next For i = To 13 gamarto = gamarto + nr(i) * p(2) / 10 * f(i) * d(i) * (540 / ((t(2) + 273.15) - 0.5) ^ (d(i) - 1)) Next h(2) = 412 + 0.461526 * 540 * (gamaoto + gamarto) bai1form2.MSFlexGrid1.TextMatrix(2, 5) = Round(h(2), 2) End Sub Public Function form3() Dim qo As Double Dim d As Double Dim qh As Double Dim qk As Double Dim qa As Double Dim qt As Double Dim cop As Double Dim gh As Double Dim r As Double Dim i As Double Dim ii As Double Dim t As Double qo = 50 bai1form3.Text1.Text = qo 122 d = qo / (h(5) - h(3)) bai1form3.Text6.Text = Round(d, 2) qh = d * (h(2) + (bsth - 1) * h(9) - bsth * h(6)) bai1form3.Text2.Text = Round(qh, 2) qk = d * (h(2) - h(3)) bai1form3.Text3.Text = Round(qk, 2) qa = d * (h(5) + (bsth - 1) * h(9) - bsth * h(6)) bai1form3.Text4.Text = Round(qa, 2) qt = d * bsth * (h(7) - h(6)) cop = qo / qh bai1form3.Text7.Text = Round(cop, 2) bai1form3.Text8.Text = Round(bsth, 2) 'tinh r t = th Call entapyhoibaohoakho(t + 273.15, 0) i = h(0) Dim j As Integer Dim a(8) As Double Dim tempt As Double Dim x As Double a(1) = 4.57874342 * 10 ^ (-1) a(2) = 5.08441288 a(3) = -1.48513244 a(4) = -4.81351884 a(5) = 2.69411792 123 a(6) = -7.39064542 a(7) = 1.04961689 * 10 ^ (-1) a(8) = -5.46840036 tempt = (647.3 - t) / 647.3 For j = To x = a(j) * (tempt ^ (j - 3)) Next ii = 2099.3 * (1 + a(1) * tempt ^ (1 / 3) + a(2) * tempt ^ (5 / 6) + a(3) * tempt ^ (7 / 8) + x) r = ii - i gh = 1.05 * qh / r bai1form3.Text5.Text = Round(gh, 2) End Function 124 Phụ lục 13- Thông số kỹ thuật áp kế chân không màng: Model I Model II Model III Model IV 0,2 Pa ÷ 0,2 kPa Pa ÷ kPa 10 Pa ÷ 10 kPa 100 Pa ÷ 100 kPa Cấp xác 0,5 ±15VDC Điện áp nguồn Tín hiệu 0÷10VDC Phụ tải trở kháng 10kΩ Nhiệt độ môi trường 0÷50 0C +24VDC 4÷20 mADC