Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm khả năng thay thế r 22 bằng r 407c trong các kho lạnh thương mại

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM NGUYỄN VĂN QUANG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM KHẢ NĂNG THAY THẾ R-22 BẰNG R-407C TRONG CÁC KHO LẠNH THƯƠNG MẠI Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 8520115 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2021 Cơng trình hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn khoa học : GS.TS LÊ CHÍ HIỆP Cán chấm nhận xét : TS HÀ ANH TÙNG Cán chấm nhận xét : TS LÊ MINH NHỰT Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM, ngày 29 tháng 01 năm 2021 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: GS.TS LÊ CHÍ HIỆP : Ủy viên hội đồng PGS.TS NGUYỄN THẾ BẢO : Chủ tịch hội đồng TS HÀ ANH TÙNG : Cán phản biện PGS.TS BÙI TRUNG THÀNH : Ủy viên hội đồng TS LÊ MINH NHỰT : Cán phản biện TS VÕ KIẾN QUỐC : Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN QUANG MSHV: 1970660 Ngày, tháng, năm sinh: 25 – 10 -1987 Nơi sinh: Đồng Nai Chuyên ngành: Mã số : Kỹ thuật nhiệt 8520115 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm khả thay R-22 R-407C kho lạnh thương mại II.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá mức độ phù hợp môi chất R-407C để thay R-22 hệ thống lạnh thương mại phù hợp điều kiện khí hậu nước ta Xây dựng sở đánh giá hiệu việc thay điều kiện vận hành khác Lắp đặt mơ hình thực nghiệm & viết chương trình tính tốn chu trình lạnh cấp với phần mềm EES III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21 – 09 – 2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 29 – 01 – 2021 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GS.TS LÊ CHÍ HIỆP Tp HCM, ngày tháng năm 2021 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên chữ ký) LỜI CẢM ƠN Để đạt kết ngày hôm nay, người viết khoảng thời gian dài khóa học, nằm ngồi kế hoạch dự định cá nhân, điều xứng đáng thân nhận thành tri thức lớn, tiếp cận phương pháp nghiên cứu khoa học môi trường học tập người Thầy thông thái nhân cách lớn Theo định hướng Thầy GS.TS Lê Chí Hiệp, nội dung nghiên cứu hướng đến cung cấp thêm giải pháp thay môi chất R-22 phù hợp với tình hình thực tế nước ta Đề tài mang tính thực tế, gần gũi sâu phân tích, người viết nhận nội dung đề tài hàm chứa nhiều vấn đề khoa học chuyên môn sâu sắc Mặc dù, cố gắng quỹ thời gian hạn hẹp, phải cân công việc học tập, sử dụng phương tiện thực nghiệm điều kiện đo lường tốt khả cá nhân với mong muốn có kết đánh giá tương đối xác thực Tuy nhiên, thiếu sót, sai lệch khơng thể tránh khỏi, người viết mong nhận đóng góp ý kiến, dẫn Thầy, Cô anh em, bạn bè đồng nghiệp để hồn thiện hơn, nhận thức xác để vận dụng hiệu vào cơng việc tương lai Qua thời gian học tập thực luận văn, học trò muốn bày tỏ lòng biết ơn tới định hướng, hướng dẫn chuyên môn, khuyến khích lớn lao Thầy GS.TS Lê Chí Hiệp; hướng tri thức sâu rộng khai thác phát triển lượng bền vững, giúp đỡ ấm tình Thầy, Cơ Bộ mơn Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh, Khoa Cơ Khí, Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM Qua năm tháng học tập, làm việc trưởng thành, người viết chân thành biết ơn tảng tri thức chuyên môn mà Thầy, Cô Bộ môn Cơng nghệ nhiệt lạnh, Khoa Cơ khí động lực, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM định hướng thời gian học tập trường Người viết cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, bạn học tạo điều kiện, có tư vấn, góp ý thân tình suốt thời gian học tập làm việc Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021 TÓM LƯỢC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Từ nhiều báo cáo nghiên cứu nước môi chất lạnh thay hiệu quả, thân thiện với mơi trường dùng thay cho R-22 hệ thống lạnh, điều hịa khơng khí R-404A, R-407F, R-410A, R-407C… Luận văn tiến hành nhằm đánh giá khả thay R-22 môi chất lạnh R-407C kho lạnh thương mại phù hợp điều kiện thực tế Việt Nam Một chương trình tính tốn xây dựng với phần mềm EES, cho phép so sánh thông số trạng thái nhiệt động, sụt áp, hiệu suất… số môi chất HFC, HFO… so với R-22 Trong nghiên cứu này, liệu vận hành thực nghiệm môi chất R-407C R-22 ghi nhận hệ thống thiết bị, sau phân tích, so sánh với kết tính tốn từ chương trình Mơ hình tính tốn sử dụng để dự đốn thơng số trạng thái chu trình làm lạnh, hệ số truyền nhiệt, tổn thất áp suất, lưu lượng môi chất, lượng môi chất cần nạp thông số hiệu suất hệ thống công nén, suất lạnh, nhiệt thải ngưng tụ, COP… Ngồi ra, chương trình tính tốn sử dụng để phân tích, đánh giá trước thực nghiệm sử dụng để đánh giá số điều kiện vận hành khác thực tế như: nhiệt độ môi trường thay đổi; độ nhiệt thay đổi, tải lạnh thay đổi số điều kiện vận hành mà việc thực nghiệm khó khăn tốn ABSTRACT From many domestic and foreign research reports on an efficient, environmentally friendly alternative refrigerant that can be used as an alternative to R-22 in refrigeration and air-conditioning systems such as R-404A, R -407F, R-410A, R-407C This thesis was conducted to evaluate the possibility of replacing R-22 with R-407C refrigerant in commercial cold storage in accordance with practical conditions in Vietnam A calculation program built with EES software allows comparison of parameters of thermodynamic state, pressure drop, efficiency of some HFC, HFO and R-22 In this study, the experimental operating data of R-407C and R-22 were recorded on the same equipment system, then analyzed and compared with the results calculated from the program This calculation model is also used to predict state parameters of the simple cooling cycle, heat transfer coefficient, pressure loss, flow rate, mass of refrigerant to be charged, and system performance parameters such as compression ratio, cooling capacity, rejected heat on condenser, COP and so on In addition, the calculation program is also used to analyze, evaluate before the experiment and used to evaluate in a number of different operating conditions in practice such as: changing ambient temperature; cooling loads, or under certain operating conditions testing is difficult and expensive LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm khả thay R-22 R-407C kho lạnh thương mại” tiến hành công khai, dựa cố gắng, nổ lực thân, theo dẫn chun mơn Thầy GS.TS Lê Chí Hiệp, với giúp đỡ, động viên Thầy, Cô Bộ môn Cơng nghệ nhiệt lạnh, Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP Hồ Chí Minh Các nội dung, số liệu, kết tính tốn trình bày đề tài tiến hành trung thực, hoàn tồn khơng chép sử dụng kết nghiên cứu tài liệu nghiên cứu khác TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 01 năm 2021 Tác giả đề tài Nguyễn Văn Quang MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH BẢNG KÝ HIỆU ĐẶT VẤN ĐỀ 1 MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu 1.2 Mục tiêu phương pháp nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu .3 1.2.2 Phương pháp nghiên cứu 1.3 Giới hạn nghiên cứu 1.4 Trình tự nghiên cứu TỔNG QUAN 2.1 Nguyên lý làm lạnh 2.2 Lịch sử phát triển môi chất lạnh 2.3 An tồn mơi chất lạnh 2.4 Tác động môi trường môi chất lạnh 2.5 Các vấn đề cần xem xét để sử dụng môi chất lạnh thay 10 2.5.1 Lựa chọn phương án thay 11 2.5.2 Điều kiện vận hành thiết bị hữu 12 2.5.3 Khả tương thích dầu mơi chất lạnh thay 14 2.6 Các nghiên cứu quốc tế 14 2.6.1 Đánh giá Bitzer .16 2.6.2 Đánh giá Danfoss 18 2.6.3 Một số báo nghiên cứu tiêu biểu 19 2.7 Tình hình triển khai thay môi chất lạnh Việt Nam 20 2.8 Các nghiên cứu nước 21 2.9 Kết luận 23 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24 3.1 Cơ sở nhiệt động lực học 24 3.1.1 Tính tốn chu trình lạnh 24 3.1.2 Độ trượt nhiệt độ 30 3.2 Hiệu suất trao đổi nhiệt 33 3.2.1 Các phương trình cơng thức thực nghiệm áp dụng phía mơi chất lạnh 33 3.2.2 Các phương trình cơng thức thực nghiệm áp dụng phía khơng khí .38 3.2.3 Thơng số hình học thiết bị trao đổi nhiệt ống cánh 41 3.3 Phương pháp phân tích 44 3.3.1 Phân tích nhiệt động hiệu suất trao đổi nhiệt 45 3.3.2 Phân tích sai số 48 MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN 49 4.1 Xây dựng mơ hình thực nghiệm 49 4.1.1 Phương pháp thực nghiệm 49 4.1.2 Phương pháp kiểm soát độ nhiệt, lạnh 51 4.1.3 Phương pháp đánh giá hiệu suất đẳng entropy máy nén 52 4.1.4 Thiết bị thực nghiệm 53 4.2 Chương trình tính tốn 59 4.2.1 Hướng tiếp cận 59 4.2.2 Xây dựng lưu đồ thuật toán EES 60 4.2.3 Một số kết tính tốn từ chương trình EES 66 4.2.4 Một số nhận xét từ kết đánh giá lý thuyết 87 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 89 5.1 Khái quát nội dung phân tích thực nghiệm 89 5.2 Các kết thực nghiệm 89 5.2.1 Kết thực nghiệm ∆Tsh = 20[ K], ∆Tsc = 12 [K] 90 5.2.2 Kết thực nghiệm ∆Tsh = 10[ K], ∆Tsc = [K] 103 BÀN LUẬN & KẾT LUẬN 108 6.1 Bàn luận 108 6.1.1 So sánh kết thực nghiệm EES 108 6.1.2 Đánh giá chung 122 6.2 Kết luận 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 PHỤ LỤC 129 Phụ lục 129 Phụ lục 135 Phụ lục 142 -10 13.8 15.27 15.03 58.78 84.49 1056 1080 41.52 -15 11.45 12.76 12.57 57.23 84.49 1056 1080 32.19 -18 10.2 11.42 11.25 56.31 84.49 1056 1080 27.62 Bảng 0- 17 Một số kết tính tốn R-407C từ chương trình EES điều kiện Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] (tt) Nhiệt độ ngưng tụ, Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] Nhiệt độ bay [°C] Thể tích riêng, [m3/kg] Tevap v[1] v[2] 0.03965 v[3] Lưu lượng khối lượng môi chất lạnh, [kg/s] Tỷ số nén, [-] COP, [-] Hệ số thải nhiệt, [-] v[6] v[7] mr CR COP HRR 0.04033 0.01572 0.0009261 0.01058 0.02561 3.072 2.824 1.35 0.04661 0.04739 0.01614 0.0009261 0.01356 0.02599 3.622 2.415 1.408 -5 0.05509 0.05599 0.01657 0.0009261 0.01731 0.0264 4.301 2.088 1.471 -10 0.0655 0.06653 0.01701 0.0009261 0.02206 0.02683 5.143 1.822 1.54 -15 0.07836 0.07957 0.01747 0.0009261 0.02812 0.0273 6.199 1.601 1.614 -18 0.08755 0.08889 0.01776 0.0009261 0.03254 0.0276 6.961 1.486 1.661 Bảng 0- 18 Một số kết tính tốn R-407C từ chương trình EES điều kiện Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] (tt) Nhiệt độ ngưng tụ, Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] Nhiệt độ bay [°C] Lưu lượng hút thể tích, [m3/s] Cơng suất lạnh thể tích, [kJ/m3] Tevap Vcomp,suct Qsuction Cơng nén, [kW] W Công suất nhiệt ngưng tụ, [kW] Lưu lượng thể tích khơng khí vào dàn nóng, [m3/s] Lưu lượng thể tích khơng khí vào dàn lạnh, [m3/s] Độ trượt nhiệt độ ngưng tụ,[K] Độ trượt nhiệt độ bay hơi,[K] Qcond Vair,cond Vair,evap ∆Tcond,glide ∆Tevap,glide 138 0.001033 4041 1.417 5.4 0.964 0.6032 4.807 6.098 0.001232 3385 1.657 5.633 0.964 0.6032 4.807 6.217 -5 0.001478 2819 1.916 5.885 0.964 0.6032 4.807 6.33 -10 0.001785 2332 2.196 6.158 0.964 0.6032 4.807 6.438 -15 0.002173 1915 2.499 6.455 0.964 0.6032 4.807 6.542 -18 0.002453 1695 2.692 6.645 0.964 0.6032 4.807 6.602 Bảng 0- 19 Một số kết tính tốn R-407C từ chương trình EES điều kiện Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] (tt) Nhiệt độ ngưng tụ, Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] Nhiệt độ bay [°C] Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit vùng nhiệt TBNT, [K] Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit vùng pha TBNT, [K] Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit vùng lạnh TBNT, [K] Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit vùng nhiệt TBBH, [K] Chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit vùng pha TBBH, [K] Tevap ∆Tlm,sh,cond ∆Tlm,sat,cond ∆Tlm,sc,cond ∆Tlm,sh,evap ∆Tlm,sat,evap 35.82 5.63 0.5153 8.741 3.689 38.61 5.574 0.5232 14.97 3.715 -5 41.47 5.515 0.5318 21.17 3.762 -10 44.39 5.454 0.5411 27.34 3.817 -15 47.36 5.391 0.5513 33.48 3.877 -18 49.18 5.352 0.5579 37.15 3.915 Bảng 0- 20 Một số kết tính tốn R-407C từ chương trình EES điều kiện Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] (tt) Nhiệt độ ngưng tụ, Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] Nhiệt độ bay [°C] Độ dẫn nhiệt vùng nhiệt TBNT, [K] Độ dẫn nhiệt vùng pha TBNT, [K] Độ dẫn nhiệtvùng lạnh TBNT, [K] Độ dẫn nhiệt vùng nhiệt TBBH, [K] Độ dẫn nhiệt vùng pha TBBH, [K] 139 Tevap UAsh,cond UAsat,cond UAsc,cond UAsh,evap UAsat,evap 35.44 733.6 1416 11.22 1460 37.33 752 1415 6.336 1505 -5 39.25 772 1414 4.348 1542 -10 41.24 793.5 1413 3.276 1577 -15 43.32 816.8 1411 2.61 1610 -18 44.62 831.6 1409 2.32 1630 Bảng 0- 21 Một số kết tính tốn R-407C từ chương trình EES điều kiện Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] (tt) Nhiệt độ ngưng tụ, Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] Nhiệt độ bay [°C] Tỷ lệ diện tích vùng q nhiệt dàn nóng,[-] Tỷ lệ diện tích vùng pha dàn nóng,[-] Tỷ lệ diện tích vùng q lạnh dàn nóng,[-] Tỷ lệ diện tích vùng nhiệt dàn lạnh,[-] Tevap Fsh,cond Fsat,cond Fsc,cond Fsh,evap 0.0211 0.22 0.7589 0.02214 0.2249 -5 0.02317 -10 Tỷ lệ diện tích vùng pha dàn lạnh,[-] Nhiệt độ khơng khí khỏi dàn nóng, [°C] Nhiệt độ khơng khí khỏi dàn lạnh, [°C] Fsat,evap Tair,out,cond Tair,out,evap 0.01923 0.9808 35.95 7.612 0.753 0.01083 0.9892 36.23 7.339 0.2302 0.7467 0.00741 0.9926 36.54 7.058 0.0242 0.2359 0.7399 0.00557 0.9944 36.88 6.769 -15 0.02525 0.242 0.7327 0.004426 0.9956 37.26 6.47 -18 0.0259 0.246 0.7281 0.003928 0.9961 37.5 6.285 Bảng 0- 22 Một số kết tính tốn R-407C từ chương trình EES điều kiện Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] (tt) Nhiệt độ ngưng tụ, Tcond = 45 [°C], Qevap = [kW], ηis = 51%, ∆Tsh,tot = 10 [K], ∆Tsc,tot = [K], Tair,in,cond = 30 [°C], Tair,in,evap = 15 [°C] Nhiệt độ bay [°C] Đường kính ống hút máy nén, [mm] Đường kính ống đẩy từ máy nén, [mm] Đường kính ống lỏng, [mm] Khối lượng mơi chất nạp, [kg] 140 Tevap din,suc,cal din,dis,cal din,liquid,cal Mcharge 13.71 8.005 8.787 10.05 14.97 8.17 8.851 10 -5 16.4 8.343 8.921 9.952 -10 18.02 8.524 8.994 9.905 -15 19.88 8.714 9.073 9.858 -18 21.12 8.832 9.122 9.829 Hình 0-1 Giao diện tính tốn Bảng 0- 23 Thơng số thiết bị đo Nhiệt độ khơng khí dàn lạnh Hãng sản xuất Model Độ Phạm vi đo xác Khơng khí ra, Tair,out,evap [°C] Tasco, Japan TMS30 ±0,1 -40 ~ 85 Khơng khí vào, Tair,in,evap [°C] Tasco, Japan TMS30 ±0,1 -40 ~ 85 Môi chất lạnh khỏi dàn lạnh, T[1] [°C] Tasco, Japan TMS30 ±0,1 -40 ~ 85 Môi chất lạnh vào dàn lạnh, T[7] [°C] Tasco, Japan TMS30 ±0,1 -40 ~ 85 Testo, Germany TESTO 550 ±0,5 -50 ~ 150 Nhiệt độ áp suất máy nén Nhiệt độ đầu hút, T[2], [°C] 141 Nhiệt độ cuối tầm nén, T[3], [°C] Testo, Germany TESTO 550 ±0,5 -50 ~ 150 Áp suất đầu hút, P[2], [kPa] Testo, Germany TESTO 550 ±0,5 -1 ~ 60 Khơng khí ra, Tair,out,cond [°C] Tasco, Japan TMS30 ±0,1 -40 ~ 85 Khơng khí vào, Tair,in,cond [°C] Tasco, Japan TMS30 ±0,1 -40 ~ 85 Nhiệt độ mơi chất sau dàn nóng, T[5] [C] Tasco, Japan TMS30 ±0,1 -40 ~ 85 Testo, Germany TESTO 550 ±0,5 -1 ~ 60 Điện áp nguồn, V Panasonic, Japan KW1M-H [-] [-] Điện tiêu thụ, kWh Panasonic, Japan KW1M-H [-] [-] Nhiệt độ khơng khí dàn nóng Áp suất ngưng tụ, Pcond, [kPa] [ Hệ thống điện Phụ lục Nội dung chương trình tính tốn EES "=====================================================================================” $unitSystem SI C kPa kJ mass $ifnot DiagramWindow T_evap=-5 [C] T_cond= 45 [C] {!Emerson} Call mr_emerson(T_evap, T_cond: m_dot_r_emerson) Call W_Compressor(T_evap, T_cond: W_comp_emerson) Call Amp_Emerson(T_evap, T_cond: I_comp_emerson) Call Cooling_Emerson(T_evap, T_cond: Q_evap_emerson) $endif {! Refrigeration cycle} {R$='R22'} {!From DiagramWindow} Q_evap=4000*convert(W,kW) {DELTAT_sh=5 [K]} {T_cond= 43 [C]} {T_evap= -15 [C]} T[0]=T_evap P[0]=P_evap P_dew_evap=pressure(R$,T=T_evap,x=1) P_bub_evap=pressure(R$,T=T_evap,x=0) P_evap=(P_dew_evap+p_bub_evap)/2 h[0]=Enthalpy(R$,x=1,P=P_evap) rho[0]=Density(R$,T=T[0],x=1) s[0]=Entropy(R$, P=P[0], x=1) T[1]=T_evap+DELTAT_sh P[1]=P_evap h[1]=Enthalpy(R$,P=P[1],T=T[1]) v[1]=Volume(R$,P=P[1],s=s[1]) s[1]=Entropy(R$, P=P[1], T=T[1]) rho[1]=Density(R$,T=T[1],P=P[1]) 142 {DELTAT_sh_pipe=5 [K]} T[2]=T[1]+DELTAT_sh_pipe P[2]=P[1] h[2]=Enthalpy(R$, P=P[2], T=T[2]) v[2]=Volume(R$,T=T[2],P=P[2]) rho[2]=Density(R$,T=T[2],P=P[2]) s[2]=Entropy(R$, P=P[2], T=T[2]) s_is[3]=s[2] P_dew_cond=Pressure(R$,T=T[4],x=1) P_bub_cond=Pressure(R$,T=T[4],x=0) P[3]=(P_dew_cond+P_bub_cond)/2 T[3]=Temperature(R$, s=s[3], h=h[3]) h_is[3]=Enthalpy(R$,P=P[3],s=s_is[3]) s[3]=Entropy(R$, P=P[3], h=h[3]) v[3]=Volume(R$,h=h[3],T=T[3]) rho[3]=Density(R$,h=h[3],P=P[3]) eta_is=(h_is[3]-h[2])/(h[3]-h[2]) {eta_is=1 } {DELTAT_sc_cond=2 [K]} {! From HX_COND calculation} P[4]=P[3] h[4]=Enthalpy(R$, P=P[4],x=1) rho[4]=Density(R$,P=P[4],x=1) s[4]=Entropy(R$, P=P[4], x=1) T[4]=T_cond T[5]=T[4]-DELTAT_sc_cond P[5]=P[4] h[5]=Enthalpy(R$, P=P[5],x=0) rho[5]=Density(R$,P=P[5],x=0) s[5]=Entropy(R$, P=P[5], T=T[5]) {DELTAT_sc_pipe_cond=2 [K]} {! depending on actual pipe length} T[6]=T[5]-DELTAT_sc_pipe_cond h[6]=Enthalpy(R$,P=P[6],T=T[6]) P[6]=P[5] v[6]=Volume(R$,T=T[6],P=P[6]) s[6]=Entropy(R$, P=P[6], T=T[6]) rho[6]=Density(R$,T=T[6],P=P[6]) h[7]=h[6] T[7]=T[0] P[7]=P[1] x[7]=Quality(R$,h=h[7],T=T[7]) v[7]=Volume(R$,h=h[7],P=P[7]) s[7]=Entropy(R$, h=h[7], T=T[7]) rho[7]=Density(R$,T=T[7],x=x[7]) m_dot_r=Q_evap/(h[0]-h[7]) Q_cond=m_dot_r*(h[3]-h[5]) W=m_dot_r*(h[3]-h[2]) COP=Q_evap/W CR=P[3]/P[2] HRR=Q_cond/Q_evap V_comp_suc=m_dot_r/rho[2] 143 T_dew_evap=Temperature(R$, P=P[0], x=0) T_sat_evap=Temperature(R$, P=P[0], x=1) T_dew_cond=Temperature(R$, P=P[4], x=0) T_sat_cond=Temperature(R$, P=P[4], x=1) DELTAT_evap_glide=abs(T_dew_evap-T_sat_evap) DELTAT_cond_glide=abs(T_dew_cond-T_sat_cond) Q_suction=(h[2]-h[7])/v[2] {!Refrigerant charge} D_in_liquid=12*convert(mm,m) "Actual parameter" D_suction=25*convert(mm,m) "Actual parameter" D_in_dis=12*convert(mm,m) "Actual parameter" L_liquid=10 [m] "Actual parameter" L_suction=10 [m] "Actual parameter" L_dis=2 [m] "Actual parameter" M_ref_in_pipe=L_suction*pi*D_suction^2/4*rho[2]+L_dis*pi*D_in_dis^2/4*rho[3]+(L_tube_condL_sc_cond)*pi*D_in_cond^2/4*rho[4]+L_liquid*pi*D_in_liquid^2/4*rho[6]+L_sh_evap*pi*D_in_evap^2/4*rho[1]+L_ sat_evap*pi*D_in_evap^2/4*rho[0]+L_sc_cond*pi*D_in_cond^2/4*rho[5] M_receiver=0.8*M_ref_in_pipe M_charge=M_ref_in_pipe+M_receiver "=====================================================================================” {!II HX-COND} $Tabstops 0.2 0.4 0.6 3.5 in "!Inputs" {V_dot_air_cond=0.92 [m^3/s]} "volumetric flow rate of air" P=1 [atm]*convert(atm,kPa) "atmospheric pressure" {T_air_in_cond=30 [C] }"inlet air temperature" T_R_in_cond=T[3] "inlet refrigerant temperature, Temp discharged" {m_dot_R_cond=0.06 [kg/s] "refrigerant flow rate"} m_dot_R_cond=m_dot_r {P_R_cond=1.91 [MPa]*convert(MPa,kPa) "refrigerant pressure" } P_R_cond=P[4] "=====================================================================================" "!Parameters of HX" D_out_cond=1.02 [cm]*convert(cm,m) "outer diameter of tube" th_cond=0.9 [mm]*convert(mm,m) "tube wall thickness" N_t_row_cond=20 [-] "number of tube rows" N_t_col_cond=5 [-] "number of tube columns" H_cond=0.52 [m] "height of heat exchanger face" W_cond=0.85 [m] "width of heat exchanger face" L_cond=0.36 [m] "length of heat exchanger in air flow direction" A_fr_cond=W_cond*H_cond s_v_cond=25.4 [mm]*convert(mm,m) "vertical separation distance between tubes" s_h_cond=22 [mm]*convert(mm,m) "horizontal separation distance between tubes" th_fin_cond=0.33 [mm]*convert(mm,m) "fin thickness" p_fin_cond=3.18 [mm]*convert(mm,m) "fin pitch" e_cond=1.0 [micron]*convert(micron,m) "roughness of tube internal surface" "=====================================================================================" "Air-side resistance" 144 L_tube_cond=N_t_row_cond*N_t_col_cond*W_cond "total tube length" A_s_fin_tot_cond=2*(W_cond/p_fin_cond)*(H_cond*L_cond-N_t_row_cond*N_t_col_cond*pi*D_out_cond^2/4) " total fin area" A_s_unfin_cond=pi*D_out_cond*L_tube_cond*(1-th_fin_cond/p_fin_cond) "total un-finned area" A_tot_cond=A_s_fin_tot_cond+A_s_unfin_cond "total air-side surface area" T_avg_cond=(T_R_in_cond+T_air_in_cond)/2 "average temperature" rho_air_cond=density(Air,T=T_avg_cond,P=P) "density of air" m_dot_air_cond=rho_air_cond*V_dot_air_cond "mass flow rate of air" "Type HX is finned circular tube surface 8.0-3/8T or fc_tubes_s775-58T" TypeHX_cond$='fc_tubes_s80-38T' "heat exchanger identifier name" {TypeHX_cond$='fc_tubes_s775-58T' "heat exchanger identifier name"} Call CHX_h_finned_tube(TypeHX_cond$, m_dot_air_cond, W_cond*H_cond, 'Air',T_avg_cond, P:h_bar_out_cond) "access compact heat exchanger procedure" A_s_fin_tot_cond=2*(L_tube_cond/p_fin_cond)*pi*(r_fin_eff_cond^2-(D_out_cond/2)^2) "effective fin radius" "The conductivity of the copper fin" k_m_cond=conductivity(Copper,T=T_avg_cond) "tube conductivity" eta_fin_cond=eta_fin_annular_rect(th_fin_cond, D_out_cond/2, r_fin_eff_cond, h_bar_out_cond, k_m_cond) "fin efficiency" eta_o_cond=1-A_s_fin_tot_cond*(1-eta_fin_cond)/A_tot_cond "overall surface efficiency" R_out_cond=1/(eta_o_cond*h_bar_out_cond*A_tot_cond) "resistance on air-side" T_R_sat_cond=temperature(R$,x=1,P=P_R_cond) "saturation temperature of refrigerant" T_avg_R_sh_cond=(T_R_sat_cond+T_R_in_cond)/2 "average temperature of refrigerant in superheat section" i_R_in_cond=enthalpy(R$,T=T_R_in_cond,P=P_R_cond) "inlet enthalpy of refrigerant" i_R_v_sat_cond=enthalpy(R$,P=P_R_cond,x=1) "enthalpy of saturated refrigerant vapor" i_R_l_sat_cond=enthalpy(R$,P=P_R_cond,x=0) "enthalpy of saturated refrigerant liquid" c_air_cond=cP('Air',T=T_avg_cond) "specific heat capacity of air" D_in_cond=D_out_cond-2*th_cond "tube inner diameter" "=====================================================================================" "Enthalpy: i" "Refrigerant-side resistance" "Determining the heat exchanger area (or length of tube) " "!Superheat Section" {F_sh_cond=0.2 [-]}"Assumed to guess for fraction of heat exchanger req’d for superheat" L_sh_cond=L_tube_cond*F_sh_cond "length req’d for superheat" R_out_sh_cond=R_out_cond/F_sh_cond "air-side resistance in superheat section" Call PipeFlow(R$,T_avg_R_sh_cond,P_R_cond,m_dot_R_cond,D_in_cond,L_sh_cond,e_cond/D_in_cond:h_bar_R_sh_cond ,h_bar_R_sh_H_cond,DELTAP_R_sh_cond,Nusselt_T_R_sh_cond,f_R_sh_cond,Re_R_sh_cond) "access correlation for single-phase internal convection" R_R_sh_cond=1/(L_sh_cond*pi*D_in_cond*h_bar_R_sh_cond) "refrigerant-side resistance in superheat section" "The total resistance is the sum of the air- and refrigerant-side resistances" R_sh_cond=R_out_sh_cond+R_R_sh_cond "total resistance in superheat section" UA_sh_cond=1/R_sh_cond "conductance in superheat section" c_R_sh_cond=cP(R$,T=T_avg_R_sh_cond,P=P_R_cond) "specific heat capacity of refrigerant in superheat section" C_dot_R_sh_cond=m_dot_R_cond*c_R_sh_cond "capacitance rate in superheat section" C_dot_air_sh_cond=F_sh_cond*m_dot_air_cond*c_air_cond "capacitance rate of air in superheat section" C_dot_min_sh_cond=MIN(C_dot_R_sh_cond,C_dot_air_sh_cond) "minimum capacitance rate" q_dot_sh_cond=m_dot_R_cond*(i_R_in_cond-i_R_v_sat_cond) "heat transfer rate in superheat section" q_dot_max_sh_cond=C_dot_min_sh_cond*(T_R_in_cond-T_air_in_cond) "maximum possible q dot in superheat section" eff_sh_cond=q_dot_sh_cond/q_dot_max_sh_cond "effectiveness of the superheat section" eff_sh_cond=HX('crossflow_both_unmixed',NTU_sh_cond,C_dot_air_sh_cond,C_dot_R_sh_cond,'epsilon') "effectiveness-NTU relationship" UA_sh_cond=NTU_sh_cond*C_dot_min_sh_cond "UA req’d in superheat section" {!****} 145 "!Condensing Section" {F_sat_cond=0.7 [-]} "Assumed to guess for fraction of heat exchanger req’d for condensing" L_sat_cond=L_tube_cond*F_sat_cond "length required for condensing" R_out_sat_cond=R_out_cond/F_sat_cond "air-side resistance in condensing section" Call Cond_HorizontalTube_avg(R$, m_dot_R_cond, T_R_sat_cond, T_air_in_cond, D_in_cond, 1.0, 0.0 : h_bar_R_sat_cond) "refrigerant-side coefficient in the condensing section, assumed complete condensation" R_R_sat_cond=1/(L_sat_cond*pi*D_in_cond*h_bar_R_sat_cond) "refrigerant-side resistance in condensing section" R_sat_cond=R_out_sat_cond+R_R_sat_cond "total resistance in condensing section" UA_sat_cond=1/R_sat_cond "conductance in condensing section" q_dot_sat_cond=m_dot_R_cond*(i_R_v_sat_cond-i_R_l_sat_cond) "heat transfer rate in condensing section" C_dot_air_sat_cond=F_sat_cond*m_dot_air_cond*c_air_cond "capacitance rate of air in condensing section" q_dot_max_sat_cond=C_dot_air_sat_cond*(T_R_sat_cond-T_air_in_cond) "maximum possible q dot in condensing section" eff_sat_cond=q_dot_sat_cond/q_dot_max_sat_cond "effectiveness of condensing section" NTU_sat_cond=-ln(1-eff_sat_cond) "number of transfer units in condensing section" UA_sat_cond=NTU_sat_cond*C_dot_air_sat_cond "actual conductance required in the condensing section" "!Subcooling Section" F_sc_cond=1-F_sat_cond-F_sh_cond "fraction of heat exchanger req’d for subcooling" L_sc_cond=F_sc_cond*L_tube_cond "length of tube in subcooling region" R_out_sc_cond=R_out_cond/F_sc_cond "air-side resistance in subcooling section" T_avg_R_sc_cond=(T_R_sat_cond+T_air_in_cond)/2 "average temp in sub-cooled region" call PipeFlow(R$,T_avg_R_sc_cond,P_R_cond,m_dot_R_cond,D_in_cond,L_sc_cond,e_cond/D_in_cond:h_bar_R_sc_cond, h_bar_R_sc_H_cond,DELTAP_R_sc_cond,Nusselt_T_R_sc_cond,f_R_sc_cond,Re_R_sc_cond) "access correlation for single-phase internal convection" R_R_sc_cond=1/(L_sc_cond*pi*D_in_cond*h_bar_R_sc_cond) "refrigerant-side resistance in subcooling section" R_sc_cond=R_out_sc_cond+R_R_sc_cond "total resistance in subcooling section" UA_sc_cond=1/R_sc_cond "conductance in superheat section" c_R_sc_cond=cP(R$,T=T_avg_R_sc_cond,P=P_R_cond) "specific heat capacity of refrigerant in subcooling section" C_dot_R_sc_cond=m_dot_R_cond*c_R_sc_cond "capacitance rate in subcooling section" C_dot_air_sc_cond=F_sc_cond*m_dot_air_cond*c_air_cond "capacitance rate of air in subcooling section" C_dot_min_sc_cond=MIN(C_dot_R_sc_cond,C_dot_air_sc_cond) "minimum capacitance rate" NTU_sc_cond=UA_sc_cond/C_dot_min_sc_cond "number of transfer units in the subcooling section" eff_sc_cond=HX('crossflow_both_unmixed', NTU_sc_cond, C_dot_air_sc_cond, C_dot_R_sc_cond, 'epsilon') "effectiveness of the subcooling section" q_dot_max_sc_cond=C_dot_min_sc_cond*(T_R_sat_cond-T_air_in_cond) "maximum possible q dot in the subcooled section" q_dot_sc_cond=q_dot_max_sc_cond*eff_sc_cond "heat transfer rate in the subcooling section" i_R_out_cond=i_R_l_sat_cond-q_dot_sc_cond/m_dot_R_cond "enthalpy of refrigerant leaving the subcooling section" T_R_out_cond=temperature(R$,h=i_R_out_cond,P=P_R_cond) "temperature of refrigerant leaving the condenser" q_dot_cond=q_dot_sh_cond+q_dot_sat_cond+q_dot_sc_cond q_dot_cond=m_dot_air_cond*c_air_cond*(T_air_out_cond-T_air_in_cond) "=====================================================================================" {!HX-EVAP} $Tabstops 0.2 0.4 0.6 3.5 in "Inputs" {V_dot_air_evap=0.8 [m^3/s]} "volumetric flow rate of air" 146 {P=1 [atm]*convert(atm,kPa) "atmospheric pressure"} {T_air_in_evap=10 [C]} "evaporator inlet air temperature" {T_R_in_evap=35 [C] "inlet refrigerant temperature before expansion valve"} T_R_in_evap=T[6] {m_dot_R_evap=0.08 [kg/s] "refrigerant flow rate"} m_dot_R_evap=m_dot_r {P_R_cond=1.81 [MPa]*convert(MPa,kPa) "Condensing pressure" {P_R_cond=P[4]} {P_R_evap=0.21 [MPa]*convert(MPa,kPa) "Evaporating pressure" P_R_evap=P_evap {i_R_in_evap= 243.8 [KJ/kg] "specific enthalpy of refrigerant entering evaporator / leaving condenser excluded subcooling on pipe"} i_R_in_evap=h[6] {DELTAT_sh_evap=5 [K]"degrees of superheat after leaving evaporator, excluded superheating on pipe"} DELTAT_sh_evap= DELTAT_sh {x_R_in_evap=quality(R$,h=i_R_in_evap,P=P_R_evap)"inlet quality/After expansion valve" } x_R_in_evap=x[7] "Parameters of HX-Evaporator" D_out_evap=1.02 [cm]*convert(cm,m) "outer diameter of tube" th_evap=0.9 [mm]*convert(mm,m) "tube wall thickness" N_t_row_evap=14 "number of tube row" N_t_col_evap=3 "umber of tube columns or N_circuits number of parallel circuits" N_tubes_evap=N_t_row_evap*N_t_col_evap H_evap=0.42 [m] "height of heat exchanger face" W_evap=0.8 [m] "width of heat exchanger face" L_evap=0.26 [m] "length of heat exchanger in air flow direction" A_fr_evap=W_evap*H_evap s_v_evap=25.4 [mm]*convert(mm,m) "vertical separation distance between tubes" s_h_evap=22 [mm]*convert(mm,m) "horizontal separation distance between tubes" th_fin_evap=0.33 [mm]*convert(mm,m) "fin thickness" p_fin_evap=3.18 [mm]*convert(mm,m) "fin pitch" e_evap=1.0 [micron]*convert(micron,m) "roughness of tube internal surface" "=====================================================================================" "Heat transfer calculation" "Air-side resistance" L_tube_evap=N_t_row_evap*N_t_col_evap*W_evap "total tube length" A_s_fin_tot_evap=2*(W_evap/p_fin_evap)*(H_evap*L_evap-N_t_row_evap*N_t_col_evap*pi*D_out_evap^2/4) " total fin area" A_s_unfin_evap=pi*D_out_evap*L_tube_evap*(1-th_fin_evap/p_fin_evap) "total un-finned area" A_tot_evap=A_s_fin_tot_evap+A_s_unfin_evap "total air-side surface area" T_avg_evap=(T_R_sat_evap+T_air_in_evap)/2 "average temperature" rho_air_evap=density(Air,T=T_air_in_evap,P=P) "density of air" m_dot_air_evap=rho_air_evap*V_dot_air_evap "mass flow rate of air" "Type HX is finned circular tube surface 8.0-3/8T or fc_tubes_s775-58T" TypeHX_evap$='fc_tubes_s80-38T' "heat exchanger identifier name" {TypeHX_evap$='fc_tubes_s775-58T' "heat exchanger identifier name"} Call CHX_h_finned_tube(TypeHX_evap$, m_dot_air_evap, W_evap*H_evap, 'Air',T_air_in_evap, P:h_bar_out_air_evap) "access compact heat exchanger procedure" A_s_fin_tot_evap=2*(L_tube_evap/p_fin_evap)*pi*(r_fin_eff_evap^2-(D_out_evap/2)^2) "effective fin radius" "The conductivity of the copper fin" k_m_evap=conductivity(Copper,T=T_avg_evap) "tube conductivity" 147 eta_fin_evap=eta_fin_annular_rect(th_fin_evap, D_out_evap/2, r_fin_eff_evap, h_bar_out_air_evap, k_m_evap) "fin efficiency" eta_o_evap=1-A_s_fin_tot_evap*(1-eta_fin_evap)/A_tot_evap "overall surface efficiency" N_tubes_evap=A_R_evap/(pi*W_evap*D_in_evap)"required number of tubes, refrigerant side" R_out_evap=1/(eta_o_evap*h_bar_out_air_evap*A_tot_evap) "resistance on air-side" T_R_sat_evap=temperature(R$,x=1,P=P_R_evap) "saturation temperature of refrigerant" T_R_out_evap=T[1] {T_R_sat_evap+DELTAT_sh_evap} T_avg_R_sh_evap=(T_R_sat_evap+T_R_out_evap)/2 "average temperature of refrigerant in superheat section" i_R_v_sat_evap=enthalpy(R$,P=P_R_evap,x=1) "enthalpy of saturated refrigerant vapor" i_R_l_sat_evap=enthalpy(R$,P=P_R_evap,x=0) "enthalpy of saturated refrigerant liquid" c_air_evap=cP('Air',T=T_air_in_evap) "specific heat capacity of air" D_in_evap=D_out_evap-2*th_evap "tube inner diameter" "=====================================================================================" "Enthalpy: i " "Refrigerant-side resistance" "Determining the heat exchanger area (or length of tube) " "!Superheat Section" {F_sh_evap=0.2 [-]} "Assumed to guess for fraction of heat exchanger req’d for superheat" L_sh_evap=L_tube_evap*F_sh_evap "length req’d for superheat" R_out_sh_evap=R_out_evap/F_sh_evap "air-side resistance in superheat section" call PipeFlow(R$,T_R_sat_evap+1[C], P_R_evap, m_dot_R_evap, D_in_evap, L_sh_evap, 0: h_bar_R_sh_evap, h_bar_R_sh_H_evap, DELTAP_sh_evap, Nusselt_T_sh_evap, f_R_sh_evap, Re_R_sh_evap) "superheat section" R_R_sh_evap=1/(L_sh_evap*pi*D_in_evap*h_bar_R_sh_evap) "refrigerant-side resistance in superheat section" "The total resistance is the sum of the air- and refrigerant-side resistances" R_sh_evap=R_out_sh_evap+R_R_sh_evap "total resistance in superheat section" UA_sh_evap=1/R_sh_evap "conductance in superheat section" c_R_sh_evap=cP(R$,T=T_avg_R_sh_evap,P=P_R_evap) "specific heat capacity of refrigerant in superheat section" C_dot_R_sh_evap=m_dot_R_evap*c_R_sh_evap "capacitance rate in superheat section" C_dot_air_sh_evap=F_sh_evap*m_dot_air_evap*c_air_evap "capacitance rate of air in superheat section" C_dot_min_sh_evap=MIN(C_dot_R_sh_evap,C_dot_air_sh_evap) "minimum capacitance rate" i_R_out_evap=enthalpy(R$,P=P_R_evap,T=T_R_out_evap) q_dot_sh_evap=m_dot_R_evap*(i_R_out_evap-i_R_v_sat_evap) "heat transfer rate in superheat section" q_dot_max_sh_evap=C_dot_min_sh_evap*(T_air_in_evap-T_R_sat_evap) "maximum possible q dot in superheat section" eff_sh_evap=q_dot_sh_evap/q_dot_max_sh_evap "effectiveness of the superheat section" eff_sh_evap=HX('crossflow_both_unmixed',NTU_sh_evap,C_dot_air_sh_evap,C_dot_R_sh_evap,'epsilon') "effectiveness-NTU relationship" UA_sh_evap=NTU_sh_evap*C_dot_min_sh_evap "UA req’d in superheat section" {!****} {T_w=T_air_in"estimated wall temperature"} G_evap=m_dot_R_evap/(pi*D_in_evap^2/4)"mass velocity, G=m_dot_R/N_circuits/(pi*D_in^2/4)" q``_evap=UA_sh_evap/A_R_evap*(T_air_in_evap-T_R_sat_evap)"heat flux" q_dot_evap=q_dot_sat_evap+q_dot_sh_evap q_dot_evap=C_dot_air_evap*(T_air_in_evap-T_air_out_evap) C_dot_air_evap=m_dot_air_evap*c_air_evap q_dot_evap=h_R_out_evap*pi*D_in_evap*L_tube_evap*(T_w_in_evap -T_R_sat_evap) "!Boiling Section" F_sat_evap=1-F_sh_evap "Assumed to guess for fraction of heat exchanger req’d for condensing" L_sat_evap=L_tube_evap*F_sat_evap "length required for condensing" R_out_sat_evap=R_out_evap/F_sat_evap "air-side resistance in condensing section" h_R_out_evap=Flow_Boiling_avg(R$, T_R_sat_evap, G_evap, D_in_evap, x_R_in_evap, 1, q``_evap, 'Horizontal')"saturated section" {Call Cond_HorizontalTube_avg(R$, m_dot_R, T_R_sat_evap, T_air_in, D_in, 1.0, 0.0 : h_bar_R_sat) "refrigerant-side coefficient in the condensing section, assumed complete condensation"} 148 R_R_sat_evap=1/(L_sat_evap*pi*D_in_evap*h_R_out_evap) "refrigerant-side resistance in condensing section" R_sat_evap=R_out_sat_evap+R_R_sat_evap "total resistance in condensing section" UA_sat_evap=1/R_sat_evap "conductance in condensing section" q_dot_sat_evap=m_dot_R_evap*(i_R_v_sat_evap-i_R_l_sat_evap) "heat transfer rate in superheat section" C_dot_air_sat_evap=F_sat_evap*m_dot_air_evap*c_air_evap "capacitance rate of air in condensing section" q_dot_max_sat_evap=C_dot_air_sat_evap*(T_air_in_evap-T_R_sat_evap) "maximum possible q dot in condensing section" eff_sat_evap=q_dot_sat_evap/q_dot_max_sat_evap "effectiveness of condensing section" NTU_sat_evap=-ln(1-eff_sat_evap) "number of transfer units in condensing section" "!LMTD of HX" DELTAT_lm_sat_evap=q_dot_sat_evap*convert(kW,W)/UA_sat_evap DELTAT_lm_sh_evap=q_dot_sh_evap*convert(kW,W)/UA_sh_evap DELTAT_lm_sat_cond=q_dot_sat_cond*convert(kW,W)/UA_sat_cond DELTAT_lm_sh_cond=q_dot_sh_cond*convert(kW,W)/UA_sh_cond DELTAT_lm_sc_cond=q_dot_sc_cond*convert(kW,W)/UA_sc_cond "!Actual condensing & evaporating temperature" {T_R_sat_evap T_R_sat_cond} $tabStops 0.5 cm $Warning off $ShowWindow Diagram "=====================================================================================" $unitSystem SI C kPa kJ mass {R$='R22'} P_a=101.3 [kPa] {P_ex[0]=300 [kPa]} {LP-Testo} {T_ex[0]=-10 [C]} {to-Testo} h_ex[0]=Enthalpy(R$,x=1,P=P_ex[0]) rho_ex[0]=Density(R$,T=T_ex[0],x=1) s_ex[0]=Entropy(R$, P=P_ex[0], x=1) {T_ex[1]=8 [C]} {t_ref-eva_out-D} h_ex[1]=Enthalpy(R$,P=P_ex[1],T=T_ex[1]) v_ex[1]=Volume(R$,P=P_ex[1],s=s_ex[1]) s_ex[1]=Entropy(R$, P=P_ex[1], T=T_ex[1]) rho_ex[1]=Density(R$,T=T_ex[1],P=P_ex[1]) {P_ex[2]=300 [kPa] } {LP-Testo} {T_ex[2]=10 [C] }{toh-Testo} h_ex[2]=Enthalpy(R$, P=P_ex[2], T=T_ex[2]) v_ex[2]=Volume(R$,T=T_ex[2],P=P_ex[2]) rho_ex[2]=Density(R$,T=T_ex[2],P=P_ex[2]) s_ex[2]=Entropy(R$, P=P_ex[2],T=T_ex[2]) {P_ex[3]=1840 [kPa] }{HP-Testo} {T_ex[3]=65 [C]} {t_ref-dis-B} h_ex[3]=Enthalpy(R$,P=P_ex[3],T=T_ex[3]) v_ex[3]=Volume(R$,T=T_ex[3],P=P_ex[3]) rho_ex[3]=Density(R$,T=T_ex[3],P=P_ex[3]) s_is_ex[3]=s_ex[2] {!Isentropic compression} h_is_ex[3]=enthalpy(R$,s=s_is_ex[3],P=P_ex[3]) s_ex[3]=Entropy(R$, P=P_ex[3],T=T_ex[3]) eta_is=(h_is_ex[3]-h_ex[2])/(h_ex[3]-h_ex[2]) P_ex_m[4]=AVGPARAMETRIC('Table 1','P_ex[4]') P_ex_m[5]=AVGPARAMETRIC('Table 1','P_ex[5]') P_ex_m[6]=AVGPARAMETRIC('Table 1','P_ex[6]') P_ex_m[7]=AVGPARAMETRIC('Table 1','P_ex[7]') 149 h_ex_m[1]=AVGPARAMETRIC('Table 1','h_ex[1]')} {P_ex[4]=1840 [kPa]} {HP-Testo} {T_ex[4]=45 [C]} {tc-Testo} h_ex[4]=Enthalpy(R$, P=P_ex[4],T=T_ex[4]) rho_ex[4]=Density(R$,P=P_ex[4],x=1) s_ex[4]=Entropy(R$, P=P_ex[4], x=1) {P_ex[5]=1840 [kPa]} {HP-Testo} {T_ex[5]=45 [C]} {t_ref-cond_out-A} h_ex[5]=Enthalpy(R$, P=P_ex[5],T=T_ex[5]) rho_ex[5]=Density(R$,P=P_ex[5],x=0) s_ex[5]=Entropy(R$, P=P_ex[5], x=0) {P[6]=1840 [kPa]} {HP-Testo} {T[6]=35 [C] }{tcu-Testo} h_ex[6]=Enthalpy(R$,P=P_ex[6],T=T_ex[6]) v_ex[6]=Volume(R$,T=T_ex[6],P=P_ex[6]) s_ex[6]=Entropy(R$, P=P_ex[6], T=T_ex[6]) rho_ex[6]=Density(R$,T=T_ex[6],P=P_ex[6]) {P_ex[7]=300 [kPa]} {LP-Testo} {T_ex[7]=-10 [C]} {to-Testo} {h_ex[7]=Enthalpy(R$,P=P_ex[7],T=T_ex[7])} h_ex[7]=h_ex[6] x_ex[7]=Quality(R$,h=h_ex[7],P=P_ex[7]) v_ex[7]=Volume(R$,h=h_ex[7],P=P_ex[7]) s_ex[7]=Entropy(R$, h=h_ex[7], P=P_ex[7]) rho_ex[7]=Density(R$,T=T_ex[7],P=P_ex[7]) Q_ex_evap_max=m_dot_ex_air_evap*cp_air_evap*(T_ex_air_in_evap-T_ex[7]) m_dot_ex_air_evap=F_fan_evap*v_ex_air_fan_evap*rho_ex_air_evap V_dot_ex_air_evap=m_dot_ex_air_evap/rho_ex_air_evap T_air_avg_ex_evap=(T_ex_air_in_evap+T_ex_air_out_evap)/2 rho_ex_air_evap=Density(Air,T=T_ex_air_in_evap,P=P_a) F_fan_evap=pi*D_fan_evap^2/4 D_fan_evap=0.32 [m] v_ex_air_fan_evap=7.5 [m/s] " Air velocity " cp_air_evap=Cp(Air_ha,T=T_ex_air_in_evap,P=P_a) Q_ex_cond_max=m_dot_ex_air_cond*cp_air_cond*(T_ex[4]-T_ex_air_in_cond) m_dot_ex_air_cond=F_fan_cond*v_ex_air_fan_cond*rho_ex_air_cond V_dot_ex_air_cond=m_dot_ex_air_cond/rho_ex_air_cond T_air_avg_ex_cond=(T_ex_air_in_cond+T_ex_air_out_cond)/2 rho_ex_air_cond=Density(Air,T=T_air_avg_ex_cond,P=P_a) {q_dot_evap_ex=m_dot_ex_r*(h_ex[0]-h_ex[7]) "heat transfer rate in superheat section"} eff_evap_ex=q_dot_evap_ex/Q_ex_evap_max "effectiveness of the superheat section" q_dot_cond_ex=m_dot_ex_r*(h_ex[3]-h_ex[5]) "heat transfer rate in superheat section" eff_cond_ex=q_dot_cond_ex/Q_ex_cond_max "effectiveness of the superheat section" q_dot_evap_ex=m_dot_ex_air_evap*cp_air_evap*(T_ex_air_in_evap-T_ex_air_out_evap) F_fan_cond=pi*D_fan_cond^2/4 D_fan_cond=0.38 [m] v_ex_air_fan_cond=8.5 [m/s] " Air velocity " cp_air_cond=Cp(Air_ha,T=T_air_avg_ex_cond,P=P_a) m_dot_ex_r=q_dot_evap_ex/(h_ex[0]-h_ex[7]) W_ex_comp=m_dot_ex_r*(h_ex[3]-h_ex[2]) COP_ex=q_dot_evap_ex/W_ex_comp CR_ex=P_ex[3]/P_ex[2] V_comp_suc_ex=m_dot_ex_r/rho_ex[2] Q_suction_ex=(h_ex[2]-h_ex[7])/v_ex[2] "=====================================================================================" 150 ... ĐỀ TÀI: Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm khả thay R- 22 R- 407C kho lạnh thương mại II.NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Đánh giá mức độ phù hợp môi chất R- 407C để thay R- 22 hệ thống lạnh thương mại phù hợp... Chakravarthy Deva Kumar nghiên cứu thực nghiệm R- 407A R- 407C hệ thống điều hòa dùng R- 22, có suất lạnh kết luận R- 407A, R- 407C lựa chọn thay phù hợp với R- 22 [8] Qua nhiều đánh giá, R- 134a, R- 407C, ... Industrial Refrigeration Services (Mỹ), siêu thị K-VA-Food Store, Sprouts Farmar Market, Triangle Refrigerant (Mỹ) , môi chất R- 407F thay trực tiếp cho R- 22 hệ thống tủ cấp đông (-40°C) kho lạnh