Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm mô hình máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng zeolite nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - QUẢNG THỊ CẨM THÌ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI SỬ DỤNG ZEOLITE – NƯỚC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ NHIỆT MÃ SỐ: 605280 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 11 NĂM 2012 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS HOÀNG AN QUỐC Cán hướng dẫn khoa học : GS – TS LÊ CHÍ HIỆP Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM Ngày tháng năm Thành phần đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: QUẢNG THỊ CẨM THÌ Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 30/01/1986 Nơi sinh: BÌNH ĐỊNH Chun ngành: CƠNG NGHỆ NHIỆT MSHV: 10060454 1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI SỬ DỤNG ZEOLITE – NƯỚC 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu lý thuyết kiểu máy lạnh hấp phụ mặt trời nói chung máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – nước - Tính tốn thiết kế chế tạo mơ hình máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – nước - Vận hành, lấy số liệu: khảo sát biến thiên nhiệt độ - hiệu suất thu hiệu làm lạnh máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – nước 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/07/2012 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30/11/2012 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CBHD 1: TS HOÀNG AN QUỐC CBHD 2: GS - TS LÊ CHÍ HIỆP Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS HOÀNG AN QUỐC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS.TS LÊ CHÍ HIỆP LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tác giả giúp đỡ nhiệt tình từ nhiều Q thầy cô đồng nghiệp Tác giả xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể, cá nhân giúp đỡ tận tình để luận văn hồn thành: - Thầy TS.Hoàng An Quốc GS – TS Lê Chí Hiệp tận tình hướng dẫn giúp đỡ tác giả thời gian làm luận văn - Các thầy cô môn Công nghệ Nhiệt Lạnh trường Đại học Bách Khoa Tp HCM nhiệt tình việc giảng dạy cho tác giả thời gian học tập trường - Tập thể giáo viên Bộ môn Công nghệ Nhiệt Lạnh trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM - Tập thể giáo viên Bộ môn Công nghệ Nhiệt Lạnh trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng - Các bạn đồng nghiệp nhiệt tình trao đổi, góp ý cung cấp thơng tin tư liệu liên quan đến luận văn Tác giả Quảng Thị Cẩm Thì TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Trong thập niên gần giới đau đầu vấn đề tìm nguồn lượng thay nguồn lượng hóa thạch dần cạn kiệt Và lượng mặt trời nguồn lượng thay hiệu quan tâm Ngày nay, máy lạnh hấp phụ mặt trời dùng kỹ thuật lạnh nói chung điều hịa khơng khí nói riêng nghiên cứu để triển khai rộng rãi thực tế Việc nghiên cứu máy lạnh hấp phụ mặt trời không đáp nhu cầu làm lạnh mà phương án nhằm giải tốn lượng nóng dần lên tồn Thế Giới Việt Nam khơng nằm ngồi xu hướng Để chạy máy lạnh hấp phụ mặt trời có nhiều cặp mơi chất sử dụng khác như: than hoạt tính – methanol, Silicagel – nước, Calcium Chloride – ammoniac, Zeolite – nước,… Việc tìm kiếm cặp môi chất làm việc thật hiệu ứng dụng cho điều kiện khí hậu Việt Nam nhà nghiên cứu trường đại học nước tiến hành thử nghiệm, cải tiến sửa chữa Đó lý tác giả chọn đề tài này, luận văn tác giả nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm mơ hình máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – nước Từ kết mà luận văn đạt được, tác giả mong muốn với kết đóng góp phần vào việc ứng dụng máy lạnh hấp phụ mặt trời tương lai Việt Nam GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ MỤC LỤC MỤC LỤC CÁC BẢNG BIỂU CÁC HÌNH VẼ CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI 2.1 NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI VÀ CÁC ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT LẠNH 2.1.1 Năng lượng mặt trời 2.1.2 Các ứng dụng lượng mặt trời kỹ thuật lạnh 12 2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI 15 2.2.1 Tình hình nghiên cứu Thế Giới 15 2.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 17 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ LUẬN 19 3.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI 19 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý – nguyên lý làm việc 19 3.1.2 Chu trình nhiệt lý tưởng máy lạnh hấp phụ đồ thị p – T 20 3.2 LÝ THUYẾT HẤP PHỤ 21 3.2.1 Các khái niệm 21 3.2.2 Vật liệu hấp phụ 22 3.2.3 Cân pha trình hấp phụ 24 3.2.4 Các thuyết hấp phụ 25 3.2.4.1 Thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Lăngmua 25 3.2.4.2 Thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Đubinhin 25 3.3 MÔI CHẤT LẠNH 28 3.3.1 Tính chất chung mơi chất lạnh 28 3.3.2 Tính chất nước 29 CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI SỬ DỤNG ZEOLITE – NƯỚC 32 4.1 TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI SỬ DỤNG ZEOLITE – NƯỚC 32 4.1.1 Thiết bị bay 32 4.1.2 Thiết bị ngưng tụ 40 4.1.3 Bộ hấp phụ 43 4.2 CHẾ TẠO MƠ HÌNH 55 CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH – LẤY THÔNG SỐ – KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 57 5.1 VẬN HÀNH MÁY LẠNH HẤP PHỤ 57 5.2 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA BỘ THU NLMT SỬ DỤNG TRONG MƠ HÌNH57 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang Luận Văn Thạc Sĩ GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp 5.2.1 Thiết bị đo lường 57 5.2.2 Tổ chức thí nghiệm 59 5.2.2.1 Đo cường độ xạ 59 5.2.2.2 Đo nhiệt độ 59 5.2.3 Xác định độ biến thiên nhiệt độ thu 63 5.2.4 Hiệu suất thực thu NLMT 70 5.3 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI SỬ DỤNG ZEOLITE – NƯỚC 73 5.3.1 Quá trình ngưng tụ yếu tố ảnh hưởng đến trình ngưng tụ 73 5.3.1.1 Đo đạc thực nghiệm mơ hình 73 5.3.1.2 Kết thực nghiệm 73 5.3.2 Hiệu suất máy lạnh hấp phụ 77 5.3.2.1 Đo đạc thực nghiệm 77 5.3.2.2 Cách đo 77 5.3.2.3 Kết tính tốn 78 TÓM TẮT VÀ KẾT LUẬN 84 TÓM TẮT 84 KẾT LUẬN 84 ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 87 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang Luận Văn Thạc Sĩ GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Một số tác nhân lạnh tương ứng với chất hấp thụ hay chất hấp phụ 23 Bảng 3.2: Hệ số aphin chất 28 Bảng 4.1: Các thông số vật liệu thiết bị bay 34 Bảng 4.2: Thơng số vật liệu bình bay 35 Bảng 4.3: Tổng hợp kích thước dàn bay 37 Bảng 4.4: Các thông số vật lý nước 47,30C 42 Bảng 5.1: Nhiệt độ vị trí hàng ống số 61 Bảng 5.2: Nhiệt độ vị trí hàng ống số 61 Bảng 5.3: Nhiệt độ vị trí hàng ống số 62 Bảng 5.4 Nhiệt độ hàng ống 63 Bảng 5.5: Thông số thực nghiệm nhiệt độ bề mặt thu 64 Bảng 5.6:Thông số thực nghiệm nhiệt độ bề mặt thu 65 Bảng 5.7: Chênh lệch nhiệt độ cực đại ống hấp thụ 68 Bảng 5.8: Các số liệu tính tốn thu 70 Bảng 5.9 Thông số nhiệt độ thu 70 Bảng 5.10 Lượng nhiệt cung cấp cho thu 71 Bảng 5.11: Hiệu suất thu 71 Bảng 5.12: Áp suất ngưng tụ 74 Bảng 5.13: Thông số nước cần làm lạnh 78 Bảng 5.14: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 78 Bảng 5.15: Lượng nhiệt làm lạnh nước 79 Bảng 5.16: Lượng nhiệt làm lạnh bình bay bình chứa 79 Bảng 5.17: Nhiệt lượng cần cung cấp cho dàn bay suốt thời gian làm việc hệ thống 79 Bảng 5.18: Hiệu suất máy lạnh 80 Bảng 5.19: Nhiệt độ bề mặt trung bình thu 81 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang Luận Văn Thạc Sĩ GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1: Q trình truyền lượng xạ mặt trời qua lớp khí trái đất 10 Hình 2.2: Biểu đồ phân bố xạ mặt trời 11 Hình 2.3 Các kiểu làm lạnh sử dụng NLMT 13 Hình 2.4: Máy lạnh hấp thụ dùng NLMT loại gián đoạn 14 Hình 2.5: Máy lạnh hấp thụ kiểu Single – Effect sử dụng lượng mặt trời 14 Hình 2.6: Máy lạnh hấp phụ sử dụng lượng mặt trời 15 Hình 3.1: Các cách bố trí khác máy lạnh hấp phụ sử dụng lượng mặt trời 19 Hình 3.2: Chu trình nhiệt lý tưởng máy lạnh hấp phụ đồ thị p-T 20 Hình 3.3: Cấu trúc phân tử hình ảnh Zeolite 24 Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn phân bố lớp hấp phụ chất hấp phụ theo thuyết hóa 26 Hình 3.5: Cấu trúc phân tử nước 30 Hình 4.1: Cấu tạo chi tiết bình bay 33 Hình 4.2: Kết cấu vách dàn bay 34 Hình 4.3: Kết cấu đáy bình bay 35 Hình 4.4: Cấu tạo ngưng tụ 43 Hình 4.5: Đặc điểm hấp phụ 44 Hình 4.6: Đường hấp phụ đẳng nhiệt nước vào Zeolite 46 Hình 4.7: Kích thước hấp phụ 47 Hình 4.8: Mơ hình máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – nước 56 Hình 5.1: Thiết bị đo xạ mặt trời hiệu PCE – SMP 58 Hình 5.2: Thiết bị đo nhiệt độ hiệu DSFox 1004 Hàn Quốc 58 Hình 5.3: Vị trí điểm đo bề mặt thu 60 Hình 5.4: Vị trí điểm đo ống hấp thụ 62 Hình 5.5: Biến thiên nhiệt độ bề mặt thu theo thời gian 67 Hình 5.6: Đường truyền tia xạ theo hướng trực xạ 69 Hình 5.7: Lượng nhiệt Qbhp thành phần trung bình 4ngày 71 Hình 5.8: Biểu đồ hiệu suất nhiệt thu 72 Hình 5.9: Vị trí chân khơng kế bình chứa 73 Hình 5.10: Biến thiên nhiệt độ bề mặt thu áp suất bình chứa 76 Hình 5.11: Vị trí chân khơng kế mơ hình 78 Hình 5.12: Biểu đồ hiệu suất máy lạnh 80 Hình 5.13: Biến thiên nhiệt độ bề mặt trung bình thu 82 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang GVHD 1: TS Hồng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU NLMT – Năng lượng mặt trời E – Cường độ xạ mặt trời, W/m2 F – Diện tích, m2 τ – Thời gian M – Khối lượng, kg ρ – Khối lượng riêng, kg/m3 d – Đường kính, m t – Nhiệt độ, 0C p – Áp suất, N/m2 V – Thể tích, m3 k – Hệ số truyền nhiệt, W/m2.K  – Hệ số toả nhiệt, W/m2.K  – Hệ số dẫn nhiệt, W/mK  – Chiều dày, m Q – Nhiệt lượng, (W, J) c – Nhiệt dung riêng, kJ/kg.độ r – Nhiệt ẩn hóa hơi, kJ/kg a – độ hoạt tĩnh, kg/kg σ – Hằng số Stefan – Boltzmann, W/m2.K4 ε – Hệ số phát xạ υ – Độ nhớt động học, m2/s Pr – Tiêu chuẩn Prank β – Hệ số dãn nở, 1/K Grf – Tiêu chuẩn Grashoff η – Hiệu suất, % HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ 06/11 -660mmHg, 08/11 - 645 mmHg, 10/11 - 633 mmHg ngày 12/11 - 650 mmHg) có nghĩa lượng mơi chất từ Zeolite khơng ngưng tụ hết ngày này, điều ảnh hưởng trực tiếp đến trình làm lạnh Sau bề mặt thu làm mát đến nhiệt độ môi trường áp suất thu lại giảm xuống, điều cho thấy lượng mơi chất từ q trình đốt nóng khơng ngưng tụ hết Zeolite hấp phụ lại Cùng hình 5.10 cho thấy áp suất cuối trình hấp phụ, đầu trình bay (lúc 8h sáng hàng ngày) không đạt độ chân khơng tuyệt đối, mà áp suất bay cao dẫn đến nhiệt độ bay cao không đủ nhiệt để làm lạnh nước yêu cầu Rất q trình làm lạnh, Zeolite không hấp phụ hết lượng nước sinh nên áp suất cuối q trình hấp phụ cịn cao khơng trì áp suất bay cho hệ thống 5.3.2 Hiệu suất máy lạnh hấp phụ Để đánh giá hiệu chuyển hoá lượng từ NLMT thành nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp để làm lạnh nước đánh giá thơng qua hiệu suất máy Hiệu suất máy lạnh tính theo biểu thức  Trong đó: Q0 Qt Q0- suất lạnh hệ thống; W Qt - lượng nhiệt thu nhận từ mặt trời; W 5.3.2.1 Đo đạc thực nghiệm Để đánh giá hiệu suất làm lạnh hệ thống cần phải xác định thông số : áp suất ngưng tụ, áp suất bay hơi, nhiệt độ nước làm đá, nhiệt độ môi trường, cường độ xạ mặt trời 5.3.2.2 Cách đo a Đo áp suất bay Thiết bị đo áp suất sử dụng trình thực nghiệm chân không kế Đài Loan, gắn trực tiếp đường ống nối từ tiết lưu đến hấp thu hình 5.11 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 77 GVHD 1: TS Hồng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ Hình 5.11: Vị trí chân khơng kế mơ hình Kết thực nghiệm trình bày phụ lục b Đo nhiệt độ nước làm đá Dùng đầu đo nhiệt độ cho vào bình chứa nước cần làm lạnh đậy nắp thiết bị bay Bảng 5.13 trình bày số liệu thực nghiệm đo thực làm lạnh ngày Bảng 5.13: Thông số nước cần làm lạnh TT tmt [0C] 29.8 30.1 29.7 30.4 Ngày 6/11/2012 8/11/2012 10/11/2012 12/11/2012 tn1 [0C] 30 30 30 30 tn2 [0C] 23 12 20 16 G [kg] 2.5 2.5 2.5 2.5 5.3.2.3 Kết tính tốn Từ cơng thức tính tốn chương thơng số thực nghiệm bảng 5.13 xác định lượng nhiệt tổn thất hệ thống lạnh, kết trình bày bảng bên Bảng 5.14: Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Q1 = k.F.t , W Q1 [W] TT Ngày 6/11/2012 1.61480 0.25031 0.25031 2.11542 8/11/2012 7.13053 0.66521 0.66521 8.46095 10/11/2012 2.28615 0.35438 0.35438 2.99491 12/11/2012 3.41296 0.52905 0.52905 4.47106 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Vách Đáy Nắp Q1 [W] Trang 78 GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ Bảng 5.15: Lượng nhiệt làm lạnh nước Biểu thức tính q2 q0 Ngày 6/11/2012 q2 = Cpn.(tn1 - tn2) 29.260 1.693287 8/11/2012 q2 = Cpn.(tn1 - tn2) 75.240 4.354167 10/11/2012 q2 = Cpn.(tn1 - tn2) 12/11/2012 q2 = Cpn.(tn1 - tn2) 41.800 2.418981 58.520 3.386574 q2; [kJ/kg] Q2 = E TT  (W) Bảng 5.16: Lượng nhiệt làm lạnh bình bay bình chứa Q3  M Cinox t1  t   ,W TT Ngày Q3(W) 6/11/2012 0.31579 8/11/2012 0.66316 10/11/2012 0.41052 12/11/2012 0.53684 Bảng 5.17: Nhiệt lượng cần cung cấp cho dàn bay suốt thời gian làm việc hệ thống (12h = 43200 s): Q0  k Q ,W b TT Ngày Q1 [W] Q2 [W] Q3 [W] Q [W] Q0 [W] Q0 [kJ] 6/11/2012 2.11542 1.693287 0.31579 4.12450 6.00998 259.6312 8/11/2012 8.46095 4.354167 0.66316 13.47828 19.63977 848.4382 10/11/2012 2.99491 2.418981 0.41052 5.82442 8.48701 366.6388 12/11/2012 4.47106 3.386574 0.53684 8.39447 12.23194 528.42 Hiệu suất máy trình bày bảng 5.18 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 79 GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ Bảng 5.18: Hiệu suất máy lạnh TT Ngày Q0 [kJ] Qt [kJ] l  Q0 Q % 06/11/12 259.63123 6462.2367 4.02 08/11/12 848.43824 14090.9868 6.02 10/11/12 366.63875 8139.2931 4.50 12/11/12 528.42000 10569.7872 5.00 Trong ngày thực nghiệm vào nửa đầu tháng 11 năm 2012 hệ thống khơng làm lạnh nước theo u cầu tính tốn Hình 5.12: Biểu đồ hiệu suất máy lạnh Nhận xét Từ kết tính hiệu suất máy lạnh trình bày bảng 5.18 hiệu suất hệ thống nhỏ so với hệ thống lạnh hấp phụ dùng môi chất khác mà nhà nghiên cứu công bố Hiệu suất lạnh hệ thống nhỏ số nguyên nhân sau: - Hiệu suất thu NLMT nhỏ nên nhiệt độ bề mặt đạt không cao, nhiệt độ điểm bề mặt thu không đồng cho thấy có thời điểm độ chênh lệch nhiệt độ lên đến 17,40C mà lượng mơi chất phía HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 80 GVHD 1: TS Hồng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ ống lại bị Zeolite hấp phụ lại phía lượng mơi chất ngưng tụ giảm - Cường độ xạ mặt trời thấp nên nhiệt độ bề mặt thu không đủ lớn để thực q trình bay lượng mơi chất ngưng tụ khơng đủ cho q trình làm lạnh - Hơi mơi chất khơng bay hồn tồn khỏi Zeolite Hình 5.13 bảng 5.19 cho thấy thời gian bề mặt thu đạt nhiệt độ trung bình 700 C khơng nhiều Bảng 5.19: Nhiệt độ bề mặt trung bình thu Thời điểm 8h00' 8h45' 9h30' 10h15' 11h00' 11h45' 12h30' 13h15' 14h00' 14h45' 15h30' 16h15' 6/11/12 37.2 46.1 57.6 72.0 71.3 64.5 59.9 62.4 63.8 51.6 45.2 41.7 8/11/12 53.7 67.6 76.7 80.5 82.9 84.7 87.0 85.2 82.3 70.7 68.4 53.2 10/11/12 42.8 59.5 74.0 76.8 80.3 82.0 83.2 81.4 77.6 71.3 63.1 48.3 12/11/12 54.2 67.9 81.0 78.9 84.8 79.8 76.9 78.7 73.6 70.3 66.5 53.3 Từ kết thực nghiệm bảng 5.19 xây dựng đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ trung bình bề mặt hấp thu theo thời gian hình 5.13 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 81 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD 1: TS Hồng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Hình 5.13: Biến thiên nhiệt độ bề mặt trung bình thu Nhiệt độ bề mặt hấp thu thời gian nhận NLMT thu yếu tố định đến suất lạnh hiệu suất lạnh hệ thống, theo nhà nghiên cứu nhiệt độ bề mặt thu nhỏ phải 700C mơi chất bốc khỏi chất hấp phụ để mơi chất bay hết hồn tồn khỏi chất hấp phụ phải cần đốt nóng thời gian tiếng liên tục Hình 5.13 cho thấy vào ngày 08/11 thời gian đạt nhiệt độ bề mặt  700C khoảng thời gian dài từ 9h00’ đến 14h45’ (5 tiếng 45 phút) lưu lượng mơi chất ngưng tụ nhiều ngày cịn lại vào ngày nước làm lạnh xuống thấp 120C Ngược lại vào ngày 06/11 thời gian thu đạt nhiệt độ 700C khoảng tiếng ngày khơng làm lạnh nước Như để làm lạnh nước đến nhiệt độ yêu cầu tính tốn ứng với điều kiện xạ thành phố Hồ Chí Minh vào tháng 11 địi hỏi hấp thu phải có nhiệt độ lớn 700C thời gian đốt nóng phải kéo dài tiếng Kết luận: - Hệ thống làm lạnh với điều kiện cường độ xạ ngày phải cao (>700 W/m2), nhiệt độ bề mặt trung bình thu phải lớn 700C kéo dài HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 82 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp thời gian đủ lớn (lớn tiếng liên tục) Còn ngày có cường độ xạ mặt trời mức trung bình nhỏ hệ thống khơng thể làm lạnh - Do giới hạn thời gian nghiên cứu nên luận văn thực lấy số liệu thực nghiệm vào nửa đầu tháng 11 năm 2012, theo kết tổng kết báo cáo [12] thời điểm lượng xạ trung bình Tp.Hồ Chí Minh thấp năm, điều ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu làm việc máy Tuy nhiên với cường độ xạ thấp năm hệ thống làm lạnh nước đến 120C nên máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – nước ứng dụng nghiên cứu sâu tiến hành vào thời điểm có cường độ xạ cao - Hiệu suất lạnh máy phụ thuộc nhiều yếu tố, để hệ thống sử dụng phổ biến cần phải tiếp tục nghiên cứu cải tiến nâng cao hiệu suất làm lạnh máy HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 83 GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ TĨM TẮT VÀ KẾT LUẬN TÓM TẮT Việt Nam nước nhiệt đới xích đạo có nhu cầu lớn bảo quản lạnh điều hồ khơng khí sinh hoạt, sản xuất bảo quản thực phẩm Đối với vùng chưa có lưới điện vấn đề bảo quản lạnh gặp nhiều khó khăn Luận văn tập trung nghiên cứu mơ hình máy lạnh hấp phụ sử dụng nguồn nhiệt thấp lượng mặt trời để bước đưa vào sử dụng hiệu rộng rãi lĩnh vực làm lạnh điều hồ khơng khí Việt Nam - Về lý thuyết: Luận văn sử dụng cơng thức tính tốn tác giả nước giới để tính tốn, thiết kế thu lượng mặt trời, tính tốn thơng số q trình hấp phụ, cặp mơi chất hấp phụ để từ làm sở để tính tốn chu trình lạnh với thơng số khác theo u cầu sản xuất thực tế - Về mặt thực nghiệm: + Đã xây dựng mơ hình máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – nước +Đã tiến hành đo, xác định biến thiên nhiệt độ, hiệu suất thu lượng mặt trời kiểu ống Đã tiến hành đo, tính tốn xác định hiệu suất lạnh máy lạnh hấp phụ sử dụng lượng mặt trời khoảng nửa đầu tháng 11 năm 2012 KẾT LUẬN Từ kết tính tốn lý thuyết kết hợp với kết thực nghiệm cho thấy:  Bộ thu lượng mặt trời chế tạo có hiệu suất nhiệt thấp (t = 5,3  6,9%) thấp nhiều thu loại số người ngiên cứu công bố (t = 50  70%) Nhiệt độ bề mặt ống hấp thụ biến thiên không đồng đều, điểm nhận lượng trực tiếp từ mặt trời có giá trị lớn so với điểm nhận lượng dẫn nhiệt, đối lưu xạ từ ống xung quanh  Ứng với cường độ xạ trung bình Tp Hồ Chí Minh vào tháng 11 (tháng có cường độ xạ trung bình thấp năm), hệ thống máy lạnh hấp phụ sử dụng lượng mặt trời có hiệu suất lạnh tương đối thấp (l = 4,02  6,02%) Trong trình làm thực nghiệm chưa có ngày máy làm lạnh đến nhiệt độ theo u cầu Vì vậy, mơ hình máy lạnh hấp phụ chưa hiệu quả, HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 84 Luận Văn Thạc Sĩ GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp chưa thể ứng dụng cho năm điều kiện khí hậu thành phố Hồ Chí Minh lĩnh vực làm lạnh điều hịa khơng khí  Tuy nhiên, rõ ràng máy làm lạnh nước đến 12 0C, điều có nghĩa mơ hình phát triển để nâng cao hiệu đưa vào sử dụng phổ biến số phương án như: + Thay đổi lại kết cấu thiết bị thu lượng mặt trời kết kết cấu có hiệu suất cao + Tìm phương pháp chế tạo hợp lý thiết bị khống chế áp suất chân không máy để đảm bảo áp bên máy áp chân không yêu cầu ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU  Để nâng cao hiệu thiết bị thu lượng mặt trời, phải tiến hành khảo sát thêm yếu tố ảnh hưởng đến trình thu nhận lượng mặt trời như: Cách lắp đặt, chế tạo góc nghiêng ống hấp thụ, giảm thiểu tổn thất nhiệt, lựa chọn vật liệu làm ống hấp thụ, kết cấu mơ hình  Đặc biệt máy lạnh hấp phụ thấy trình ngưng tụ diễn phức tạp ảnh hưởng khơng nhỏ đến hiệu suất máy cần phải tiến hành khảo sát thêm thông số ảnh hưởng đến q trình ngưng tụ  Có thể khảo nghiệm lại hệ thống vào tháng 2, tháng Tp Hồ Chí Minh cường độ xạ trung bình vào hai tháng cao, từ kết luận chung cho khả ứng dụng máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – nước năm HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 85 GVHD 1: TS Hồng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Chí Hiệp (2004), Máy lạnh hấp thụ kỹ thuật điều hồ khơng khí, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh [504 trang] [2] Nguyễn Đức lợi (2006), Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [411 trang] [3] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ (1995), Môi chất lạnh, Nhà xuất giáo dục [312 trang] [4] Hoàng Dương Hùng (2000), Năng lượng mặt trời lý thuyết ứng dụng, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng [214 trang] [5] Hoàng Đình Tín (2001), Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [582 trang] [6] Nguyễn Bin (2000), Các trình thiết bị cơng nghệ hố chất thực phẩm tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [320 trang] [7] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (2006), Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [447 trang] [8] Hoàng An Quốc (2009), Nghiên cứu khả ứng dụng lượng mặt trời để điều hịa khơng khí Việt Nam, Luận văn tiến sĩ, Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng [9] Lê Vinh Phát (2010), Nghiên cứu xây dựng mô hình thí nghiệm máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng than hoạt tính + methanol, Luận văn thạc sĩ, Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh [10] Nguyễn Cơng Vân (2005), Năng lượng mặt trời q trình nhiệt ứng dụng, Nhà xuất Khoa Học – Kỹ Thuật Hà Nội [206 trang] [11] D.I Tchernev, Solar energy application of natural zeolites, Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology, Lexington, Massachusetts 02173, USA [12] Lê Chí Hiệp (10/2011) – Renewable energy in Vietnam current status & future development – Hội nghị khoa học trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM [13] Nguyễn Xuân Bình (2007) – Nghiên cứu đánh giá hiệu máy lạnh hấp phụ sử dụng lượng mặt trời – Luận văn Thạc sĩ công nghệ nhiệt – lạnh, Đại Học Bách Khoa Hà Nội HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 86 GVHD 1: TS Hồng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng số liệu thực nghiệm Q TRÌNH ĐỐT NĨNG BỘ HẤP THU Ngày 06 tháng 11 năm 2012 Thời điểm 8h00' 8h45' 9h30' 10h15' 11h00' 11h45' 12h30' 13h15' 14h00' 10 14h45' 11 15h30' 12 16h15' TT E t [0C] t1 [0C] t2 [0C] t3 [0C] tkÝnh [0C] [W/m2] a 138 28.8 39.4 38.2 34.0 32.0 397 28.8 50.4 48.0 40.0 36.5 541 30.6 63 57.6 52.3 40.9 796 31.9 79.0 71.0 66.0 49.4 668 32.2 76.0 69.8 68.0 49.8 345 31.7 66.9 64.0 62.6 47.3 243 32.3 62.5 60.2 57.0 44.5 335 35.6 64.8 62.8 59.5 44.3 436 35.1 67.2 64.5 59.7 44.9 167 31.6 53.0 52.5 49.4 42.6 59 31.3 47.2 46.0 42.4 34.8 52 31.1 42.2 41.8 41.1 31.8 pk [mmHg] -755 -750 -589 -584 -604 -633 -633 -648 -560 -630 -645 -660 Ngày 08 tháng 11 năm 2012 Thời điểm 8h00' 8h45' 9h30' 10h15' 11h00' 11h45' 12h30' 13h15' 14h00' 10 14h45' 11 15h30' 12 16h15' TT E ta [0C] [W/m ] 674 31.5 814 35.1 901 36.6 995 35.1 1008 35.4 1012 35.4 1018 35.8 963 36.2 884 35.7 113 34.8 674 33.5 52 32.8 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì t1 [0C] t2 [0C] t3 [0C] 61.2 76.5 80.3 83.2 86.3 88.5 89.7 87.8 84.7 70.8 68.3 53.0 52.8 67.2 76.5 80.1 82.5 84.5 87 85.5 82.8 72.3 69.4 53.5 47.2 59.1 73.4 78.3 79.8 81 84.2 82.2 79.5 69 67.5 53.1 tkÝnh [0C] 39.5 49.3 53.3 59.3 59.1 62.7 63.4 65.7 61.8 55.7 47.8 40.4 pk [mmHg] -756 -678 -663 -633 -588 -563 -558 -436 -419 -619 -633 -645 Trang 87 GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ Ngày 10 tháng 11 năm 2012 Thời E TT t [0C] ®iĨm [W/m2] a 8h00' 395 31.3 8h45' 660 33.1 9h30' 699 36.1 10h15' 140 34.7 11h00' 635 35 11h45' 647 35.8 12h30' 610 36.6 13h15' 246 37.1 14h00' 595 39.9 10 14h45' 482 39.6 11 15h30' 101 35.7 12 16h15' 51 30.8 Ngày 12 tháng 11 năm 2012 Thời E TT t [0C] ®iĨm [W/m2] a 8h00' 509 37 8h45' 714 37.7 9h30' 832 36 10h15' 492 35 11h00' 1042 36.8 11h45' 984 36.1 12h30' 762 36.2 13h15' 745 37.6 14h00' 495 36.2 10 14h45' 125 34.1 11 15h30' 80 32.9 12 16h15' 52 31.5 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì t1 [0C] t2 [0C] t3 [0C] 46.0 63.4 79.8 79.0 83.1 84.7 85.8 83.4 80.2 71.9 62.7 47.0 42.3 59.8 74.3 76.4 79.4 81.8 83.5 81.2 78.4 71.4 62.6 47.3 40.1 55.3 67.8 75 78.5 79.5 80.3 79.6 74.3 70.5 64 50.5 t1 [0C] t2 [0C] t3 [0C] 59.5 76.9 85.7 80.8 88.8 84.0 81.9 81.6 79.6 73.1 68.9 53.6 53.3 66.3 80.8 78.8 85.1 79.4 76.4 75.8 72.7 70.4 66.7 53.4 49.8 60.6 76.5 77 80.4 76 72.3 72.3 68.5 67.4 63.8 53 tkÝnh [0C] 34.5 43.1 55.8 54.5 56.8 59.3 60.1 59.2 55.0 50.2 47.4 34 tkÝnh [0C] 39.7 46.5 53.2 50.1 54.2 54.8 49.8 50.8 47.5 39.6 36.0 33.7 pk [mmHg] -707 -589 -442 -501 -427 -412 -398 -412 -501 -530 -590 -633 pk [mmHg] -720 -678 -611 -589 -538 -560 -633 -584 -589 -601 -645 -650 Trang 88 GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Luận Văn Thạc Sĩ QUÁ TRèNH LM LNH Ngày 06 tháng 11 năm 2012 Thời ®iÓm ta t1 TT 0 [h] [ C] [ C] 18h00' 31.4 33.5 18h30' 31.2 32.3 19h00' 30.4 31.7 19h30' 29.7 31 20h00' 29.2 31 20h30' 29.2 29,4 21h00' 29.1 29,3 6h00'(ngµy hôm sau) 28.4 28.5 Ngày 08 tháng 11 năm 2012 Thêi ®iĨm ta t1 TT [h] [0C] [0C] 18h00' 31.6 34.4 18h30' 31.4 33.3 19h00' 30.8 32.4 19h30' 30.4 31.7 20h00' 29.7 31 20h30' 29.5 30.5 21h00' 29 30 6h00'(ngày hôm sau) 28.7 28.7 Ngày 10 tháng 11 năm 2012 Thời ®iÓm ta t1 TT 0 [h] [ C] [ C] 18h00' 30.1 32.8 18h30' 30 32.4 19h00' 30 31.2 19h30' 30 30.1 20h00' 30 30.1 20h30' 29.8 29.9 21h00' 29.4 29.7 6h00'(ngµy h«m sau) 28 28.7 HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì tn [ C] 30 29.8 29.5 28.1 27.8 27.2 26.7 23 tn [0C] 30 29.6 28.4 26.3 24.2 20.8 18.1 12 tn [ C] 30 30 29 28.4 26.2 25.5 23.8 20 p0 pk [mmHg] [mmHg] -725 -660 -728 -645 -729 -645 -730 -660 -732 -665 -734 -679 -736 -700 -740 -740 p0 pk [mmHg] [mmHg] -740 -645 -750 -645 -750 -655 -754 -657 -753 -660 -753 -670 -752 -700 -755 -755 p0 pk [mmHg] [mmHg] -730 -633 -732 -634 -734 -635 -734 -651 -735 -678 -735 -694 -735 -700 -745 -745 Trang 89 GVHD 1: TS Hoàng An Quốc GVHD 2: GS – TS Lê Chí Hiệp Lun Vn Thc S Ngày 12 tháng 11 năm 2012 Thêi ®iĨm ta t1 TT 0 [h] [ C] [ C] 18h00' 31.5 33.5 18h30' 31.2 33.3 19h00' 30.9 32.4 19h30' 30.6 31.5 20h00' 30.4 31.2 20h30' 30.2 30.7 21h00' 30 30.5 6h00'(ngày hôm sau) 28.6 28.6 tn [ C] 30 30 29.7 26.5 23.1 21.7 19.4 16 p0 pk [mmHg] [mmHg] -720 -650 -728 -660 -732 -669 -736 -673 739 -678 -742 -683 -744 -700 -748 -748 Phụ lục 2: Bảng thông số vật liệu chế tạo HVTH: Quảng Thị Cẩm Thì Trang 90 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: QUẢNG THỊ CẨM THÌ Ngày, tháng, năm sinh: 30-01-1986 Nơi sinh: BÌNH ĐỊNH Địa liên lạc: Phụng Sơn – Phước Sơn – Tuy Phước – Bình Định QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO : Từ năm 2004 đến 2009 : Học chuyên ngành công nghệ nhiệt – điện lạnh trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Từ năm 2010 đến 2012 : Học Cao học trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC : Từ năm 2009 đến 2012: Công tác trường Cao đẳng kỹ thuật Cao Thắng Tp.HCM Ngày 25 tháng 11 năm 2012 Người khai Quảng Thị Cẩm Thì ... TÀI: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH MÁY LẠNH HẤP PHỤ MẶT TRỜI SỬ DỤNG ZEOLITE – NƯỚC 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: - Nghiên cứu lý thuyết kiểu máy lạnh hấp phụ mặt trời nói chung máy lạnh hấp. .. trên, đề tài ? ?Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm mơ hình máy lạnh hấp phụ mặt trời sử dụng Zeolite – Nước? ?? hồn tồn có đủ sở lý thuyết thực tiễn để thực Ngoài cặp chất hấp phụ Zeolite – Nước nói cặp... 14 Hình 2.5: Máy lạnh hấp thụ kiểu Single – Effect sử dụng lượng mặt trời 14 Hình 2.6: Máy lạnh hấp phụ sử dụng lượng mặt trời 15 Hình 3.1: Các cách bố trí khác máy lạnh hấp phụ sử dụng