Kết quả nghiờn cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam cũng đó cú những cụng trỡnh của cỏc tỏc giả nghiờn cứu về MLHT và khả năng ỏp dụng loại mỏy này trong thực tế.

Năm 2001 tỏc giả Lờ Xuõn Hũa [14] đó đưa ra mụ hỡnh MLHT NH3/H2O giỏn đoạn, khụng sử dụng bơm, sử dụng năng lượng mặt trời và cú hướng ứng dụng nhiệt thải. Với thiết bị này tỏc giả chưa cụng bụ́ nhiệt độ làm lạnh cú thể đạt được là bao nhiờu.

Năm 2002 tỏc giả Hoàng Dương Hựng, Trần Ngọc Lõn [7] đó nghiờn cứu, thiết kế và chế tạo thực nghiệm mẫu MLHT sử dụng năng lượng mặt trời với cặp mụi chất là than hoạt tính và methalnol để sản xuất nước đỏ.

Năm 2004 tỏc giả Trần Thanh Kỳ [17] đó nghiờn cứu MLHT NH3/H2O sử dụng nhiệt của lũ hơi đụ́t chấu để sản xuất nước đỏ. Hệ thụ́ng sử dụng bơm nước giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ, hấp thụ và thỏp tinh cất. Cựng năm này, tỏc giả Lờ Chớ Hiệp [9] đó khảo sỏt và đưa ra cỏc thụng sụ́ làm việc của MLHT H20/LiBr loại một cấp trong điều kiện khớ hậu của cỏc tỉnh phớa Nam.

Năm 2011 tỏc giả Vừ Kiến Quụ́c, Lờ Chớ Hiệp [19] đó nghiờn cứu MLHT NH3/H2O giỏn đoạn, sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất nước đỏ.

Năm 2012 tỏc giả Đặng Trần Thọ, Đặng Thế Hựng [4] đó nghiờn cứu thiết kế và chế tạo MLHT NH3/H2O sử dụng nhiệt thải và năng lượng mặt trời. Kết quả của cụng trỡnh bước đầu đó khẳng định khả năng hoạt động của MLHT ở nhiệt độ bay hơi là 2 ºC. Tuy nhiờn, do thiết bị cũn đơn giản, chưa cú cỏc chi tiết linh hoạt để hỗ trợ cho việc vận hành, vật liệu chế tạo chưa phự hợp nờn tuổi thọ thiết bị ngắn vỡ vậy khụng sử dụng được cho phục vụ nghiờn cứu lõu dài.

Năm 2014 tỏc giả Nguyờ̃n Trần Quỳnh [14] trờn cơ sở thiết bị của cỏc tỏc giả [4] đó nghiờn cứu thay thế một sụ́ thiết bị trỏnh sự ăn mũn của cặp mụi chất NH3/H2O và cú khảo sỏt sự liờn quan giữa nồng độ dung dịch đậm đặc và dung dịch loóng với nhiệt độ làm lạnh của hệ thụ́ng.

31

Nhỡn chung cỏc nghiờn cứu trong nước dự đó cú hướng nghiờn cứu tới thiết kế chế tạo MLHT, nhưng cho tới nay, theo hiểu biết của tỏc giả, chưa cú cụng trỡnh trong nước nào cụng bụ́ kết quả thiết kế, chế tạo thành cụng MLHT sử dụng trong cỏc điều kiện như trờn tàu cỏ (đảm bảo lạnh sõu và chịu được điều kiện ăn mũn và rung lắc).

Qua những nghiờn cứu trờn về hệ thụ́ng MLHT núi chung và hướng phỏt triển của MLHT sử dụng trờn tàu cỏ ở trong và ngoài nước núi riờng, tỏc giả của luận văn mong muụ́n nghiờn cứu, chế tạo mụ hỡnh thực nghiệm mỏy lạnh hấp thụ một cấp sử dụng cặp mụi chất NH3/H2O cú thể hoạt động trong điều kiện cú rung lắc dựng năng lượng mặt trời và nhiệt thải.

1.3. Đối tượng, mục đớch và phạm vi nghiờn cứu 1.3.1. Đối tượng nghiờn cứu

Nghiờn cứu chế tạo MLHT một cấp NH3/H2O sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải động cơ với ứng dụng cho cỏc nhu cầu bảo quản lạnh trờn tàu cỏ.

Theo đỏnh giỏ [13], [16] thấy rằng, tiềm năng to lớn cũng như hiệu quả của nguồn nhiệt nhiệt thải ở trờn tàu nếu ta tận dụng được. Với xu thế tiến ra biển lớn để tỡm kiếm, khai thỏc tiềm năng kinh tế biển và đỏnh bắt xa bờ là mắt xích quan trọng, trong xu thế trờn. Do đú cần cú chiến lược phự hợp nhằm bảo đảm cho những con tàu đủ sức ra khơi xa, neo đậu dài ngày trờn biển để khai thỏc hải sản và bảo vệ vững chắc biển, đảo của Tổ quụ́c. Cú thể núi ngư dõn hiện nay gặp phải những khú khăn khi đỏnh bắt xa bờ và với thời gian đi biển từ 2 đến 3 thỏng đú là: 1. Nhiờn liệu 2. Năng lượng; 3. Nước ngọt; 4. Đỏ ướp cỏ; Sử dụng năng lượng tiết kiệm, giảm chi phí dầu chạy mỏy, tăng hiệu quả mỗi chuyến ra khơi là một trong những hướng nghiờn cứu quan trọng để phỏt triển kinh tế biển. Vỡ vậy, hướng nghiờn cứu này đó được nghiờn cứu ở cả trong và ngoài nước với nhiều hướng khỏc nhau. Một sụ́ cụng nghệ mới đó cú cỏc sản phẩm thương mại để giải quyết bài toỏn cho ngư dõn đỏnh bắt xa bờ về hậu cần tại chỗ trờn biển:

32

- Sử dụng năng lượng mặt trời. Ví dụ cụng nghệ điện mặt trời trờn tàu cỏ giỳp tiết kiệm dầu chạy mỏy thắp sỏng, xem ti vi, nghe đài, nạp điện thoại di động, mỏy bộ đàm, hệ thụ́ng định vị vệ tinh và ỏnh sỏng cõu mực…

- Sử dụng nhiệt thải.

- Sử dụng năng lượng giú. Ví dụ hệ thụ́ng tích hợp tuabin giú và tấm năng lượng mặt trời

- Mỏy sản xuất đỏ vảy từ nước biển. Ví dụ: Sản lượng đỏ: 1000 kg/24 h. Mỏy nộn Copeland US cú cụng suất mỏy nộn: 5,3 kW/h.

Theo khảo sỏt, ở Việt Nam theo sụ́ liệu đăng kiểm tàu năm 2012 cú lượng lớn tàu đỏnh bắt cỏ xa bờ cụng suất cao (>50 kW) tại cỏc tỉnh thành được liệt kờ theo bảng 1.4 cú sụ́ liệu như sau [16]:

Bảng 1.4. Số liệu về cỏc tàu cỏ lắp mỏy cú cụng suất lớn hơn 50 HP.

TT Địa phương Số tàu cỏ lắp mỏy

TT Địa phương Số tàu cỏ lắp mỏy

cụng suất ≥ 50 HP cụng suất ≥ 50 HP

1 Quảng Ninh 420 15 Bỡnh Định 3188

2 Hải Phũng 730 16 Phỳ Yờn 1618

3 Thỏi Bỡnh 255 17 Khỏnh Hoà 1693

4 Nam Định 425 18 Ninh Thuận 964

5 Ninh Bỡnh 7 19 Bỡnh Thuận 3025

6 Thanh Hoỏ 1440 20 TP. HCM 197

7 Nghệ An 1174 21 Bà Rịa - VũngTàu 2910

8 Hà Tĩnh 147 22 Bến Tre 2169 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

9 Quảng Bỡnh 1334 23 Tiền Giang 974

10 Quảng Trị 165 24 Trà Vinh 431

11 TT- Huế 342 25 Bạc Liờu 522

12 Đà Nẵng 311 26 Súc Trăng 311

13 Quóng Ngói 2287 27 Kiờn Giang 4986

14 QuangNam 456 28 Cà Mau 2169

Tổng cộng 34650

Qua bảng thụ́ng kờ ta thấy sụ́ lượng tàu cỏ đỏnh bắt xa bờ là rất lớn. Cỏc tàu này sử dụng động cơ đụ́t trong, hiệu suất nhiệt của chu trỡnh là (30 48) % , nhiệt lượng do khí xả mang đi chiếm (2637) % tổng nhiệt lượng cấp cho động cơ. Nguồn nhiệt do khí xả là nguồn cú thế năng cao. Ví dụ:

33

Với động cơ 2 kỳ thấp tụ́c: tx = (350 ữ 450) oC. Với động cơ 4 kỳ trung tụ́c: tx = (400 ữ 500) oC.

Do vậy, việc tận dụng nguồn năng lượng từ khúi thải và nước làm mỏt cú ý nghĩa lớn và được nhiều nhà khoa học quan tõm và đó cụng bụ́ kết quả nghiờn cứu chi tiết [13]. Tỏc giả Nguyờ̃n Hữu Huệ và cộng sự [13] đó phõn tích cú 3 sơ đồ hệ thụ́ng tận dụng nhiệt làm lạnh được ỏp dụng như sau:

- Hệ thụ́ng làm lạnh tận dụng nhiệt bằng mỏy lạnh nộn hơi. - Hệ thụ́ng làm lạnh tận dụng nhiệt bằng mỏy Ejector.

- Hệ thụ́ng làm lạnh tận dụng nhiệt dựng mỏy mỏy lạnh hấp thụ.

Khi dựng sơ đồ tận dụng dựng mỏy lạnh trờn tàu nếu sử dụng mỏy lạnh nộn hơi thỡ tuy năng suất lạnh cú cao hơn nhưng thiết bị bụ́ trí cồng kềnh vỡ phải chuyển qua khõu trung gian, đú là mỏy phỏt Tuabin. Mặt khỏc, nếu dựng sơ đồ mỏy lạnh Ejector thỡ hiệu suất lại quỏ thấp đồng thời tuổi thọ cũng như tính cụng nghệ khụng phự hợp trong điều kiện Việt Nam nờn chọn mỏy lạnh hấp thụ khi tận dụng nhiệt của khí thải trờn tàu cỏ sử dụng mụi chất NH3/H2O là hướng cú tính khả thi cao.

Mặt khỏc, năng lượng mặt trời cũng là một trong những nguồn năng lượng tiềm năng sử dụng được trờn tàu thủy. Nếu hệ thụ́ng lạnh hấp thụ tận dụng nguồn nhiệt thải trờn mà kết hợp được với năng lượng mặt trời sẽ giỳp tiết kiệm rất lớn chi phí nhiờn liệu của tàu, đặc biệt trong điều kiện giỏ dầu tăng cao, nõng cao hiệu quả sản xuất. Những nghiờn cứu cũng đưa ra cơ sở nhiệt động để lựa chọn cỏc mụi chất làm việc cho hệ thụ́ng mỏy lạnh hấp thụ và kết luận: Với cặp mụi chất H20/LiBr thích hợp sử dụng ở những nơi cú nhiệt độ mụi trường cao. Cũn cặp mụi chất NH3/H20 cú thể sử dụng đa dạng ở hầu hết cỏc dải nhiệt độ mụi trường. Bờn cạnh đú cỏc tỏc giả trong nước [4], [6] cũng đưa ra hiệu quả của MLHT khi sử dụng năng lượng mặt trời.

Tuy nhiờn, do mục đích lắp đặt MLHT trờn tàu cỏ, nờn hệ thụ́ng MLHT phải đảm bảo cụng suất làm lạnh, vừa đảm bảo được điều kiện làm việc cú rung lắc ở trờn tàu. Vỡ vậy, theo cỏc nghiờn cứu gần đõy nhất, tỏc giả sẽ đi sõu nghiờn cứu, thiết kế và chế tạo thực nghiệm mẫu mỏy lạnh hấp thụ sử dụng NLMT cặp mụi chất

34

NH3/H2O tận dụng nhiệt thải và năng lượng mặt trời trong điều kiện hoạt động trờn tàu để cú thể sử dụng cho những mục đích liờn quan đến làm lạnh bảo quản hải sản và làm đỏ ở trờn tàu.

1.3.2. Mục đớch và phạm vi nghiờn cứu 1.3.2.1. Mục đớch nghiờn cứu

Chế tạo được một mụ hỡnh MLHT cú khả năng thực hiện được cỏc nghiờn cứu chuyờn sõu về MLHT nhằm nõng cao hiệu quả sử dụng của MLHT một cấp NH3/H2O sử dụng năng lượng trời và nhiệt thải theo hướng ứng dụng trờn cỏc tàu đỏnh bắt cỏ.

1.3.2.2. Phạm vi nghiờn cứu

Nghiờn cứu lý thuyết và thực nghiệm mỏy lạnh hấp thụ NH3/H2O sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải là một lĩnh vực rộng. Tuy nhiờn, với thời gian và điều kiện thực hiện đề tài tỏc giả đó tập trung nghiờn cứu những nội dung chính sau:

- Về nghiờn cứu lý thuyết: Thực hiện tổng hợp kiến thức chung về MLHT cũng như nghiờn cứu cỏc giải phỏp kỹ thuật cụ thể để MLTH cú thể hoạt động ổn định trờn cỏc phương tiện đỏnh bắt xa bờ.

- Về mặt thực nghiệm: Tiến hành nghiờn cứu thiết kế, chế tạo mụ hỡnh NH3/H2O sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải làm việc trong điều kiện cú rung lắc. Từ đú tiến hành thực nghiệm đỏnh giỏ kết quả làm việc của mụ hỡnh so với thiết kế cũng như khả năng ứng dụng của mụ hỡnh vào điều kiện thực tế trờn tàu cỏ.

35

Chương 2. CƠ SỞ TÍNH MÁY LẠNH HẤP THỤ MỘT CẤP NH3/H2O 2.1. Nguyờn lý làm việc của mỏy lạnh hấp thụ một cấp NH3/H2O

2.1.1. Sơ đồ nguyờn lý

Sơ đồ nguyờn lý và đồ thị (i – ξ) thể hiện trạng thỏi cỏc quỏ trỡnh trong chu trỡnh mỏy hấp thụ NH3/H2O được trỡnh bày trong hỡnh 2.1 và hỡnh 2.2.

- Cỏc điểm nỳt của chu trỡnh trong sơ đồ trờn:

Điểm 1: Hơi NH3 ra khỏi thỏp tinh luyện (vào dàn ngưng tụ). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Điểm 2: Lỏng NH3 ra khỏi dàn ngưng tụ (vào thiết bị hồi nhiệt mụi chất lạnh). Điểm 3: Lỏng NH3 quỏ lạnh ra khỏi thiết bị hồi nhiệt mụi chất lạnh (vào thiết lưu mụi chất lạnh).

Điểm 4: Lỏng NH3 ra khỏi van tiết lưu mụi chất lạnh (vào dàn bay hơi). Điểm 5: Hơi NH3 ra khỏi dàn bay hơi (vào thiết bị hồi nhiệt mụi chất lạnh).

Điểm 6: Hơi quỏ nhiệt NH3 ra khỏi thiết bị hồi nhiệt mụi chất lạnh (vào bỡnh hấp thụ).

Điểm 7: Dung dịch NH3/H2O nồng độ thấp ra khỏi bỡnh sinh hơi (vào thiết bị hồi nhiệt dung dịch).

Hỡnh 2.1. Sơ đồ nguyờn lý mỏy lạnh hấp thụ NH3/H2O

Dàn bay hơi N-ớc gia nhiệt Dàn ng-ng tụ 3 5 2 6 1 10 8 9 7 11 12 13 14 15 4 Tháp ng-ng tụ hồi l-u Tháp tinh cất Hồi nhiệt dung dịch Bình sinh hơi Van tiết l-u dung dịch Hồi nhiệt môi chất Mắt ga Van tiết l-u môi chất Bơm dung dịch Bình hấp thụ

36

Điểm 8: Dung dịch NH3/H2O nồng độ thấp ra khỏi thiết bị hồi nhiệt dung dịch (vào van tiết lưu dung dịch).

Điểm 9: Dung dịch NH3/H2O nồng độ thấp ra khỏi van tiết lưu dung dịch (vào bỡnh hấp thụ).

Điểm 10: Dung dịch NH3/H2O nồng độ cao ra khỏi bỡnh hấp thụ (vào bơm dung dịch).

Điểm 11: Dung dịch NH3/H2O nồng độ cao ra khỏi bơm dung dịch (vào bỡnh hồi lưu ).

Điểm 12: Dung dịch NH3/H2O nồng độ cao ra khỏi bỡnh hồi lưu (vào thiết bị hồi nhiệt dung dịch).

Hỡnh 2.2. Đồ thị i-ξ của cỏc quỏ trỡnh trong chu trỡnh mỏy lạnh hấp thụ NH3/H2O

P 13 12 8,9 3,4 14 k P0 Pk P0 15 1 6 5 q0 qk 7 é-ờng phụ Pk 10,11 2 a i qH,rqH,r min qH,D qD qD min qA,D

Hơi quá nhiệt

Hơi ẩm Đ-ờng đẳng nhiệt t13 Vùng lỏng c qHNdd qHNmc tk t =t =t0 4 5 0 a ξr h ξd 

37

Điểm 13: Dung dịch NH3/H2O nồng độ cao ra khỏi thiết bị hồi nhiệt dung dịch (vào bỡnh sinh hơi).

Điểm 14: Hơi NH3 cú lẫn hơi nước ra khỏi thỏp tinh luyện (vào thỏp ngưng tụ hồi lưu).

Điểm 15: Hơi nước từ thỏp ngưng tụ hồi lưu trở lại bỡnh sinh hơi qua thỏp tinh luyện.

2.1.2. Nguyờn lý làm việc

Khi bỡnh sinh hơi được cấp nhiệt, dung dịch trong bỡnh sinh hơi sẽ sụi và bay hơi. Hơi bay ra là NH3 (cú lẫn một khụ́i lượng nhỏ hơi nước) ở ỏp suất cao ỏp (Pk), hơi này được đi qua thỏp tinh luyện và thỏp ngưng tụ hồi lưu để tinh luyện được NH3 tinh khiết. Hơi cao ỏp NH3 được đưa đến thiết bị ngưng tụ, tại đõy hơi mụi chất thải nhiệt ra mụi trường làm mỏt, đồng thời ngưng tụ thành lỏng cao ỏp. Lỏng cao ỏp sau thiết bị ngưng tụ được đi qua van tiết lưu để giảm ỏp suất xuụ́ng ỏp suất hạ ỏp (P0) ở trạng thỏi ẩm bóo hũa. Mụi chất tiếp tục được đưa qua thiết bị bay hơi (dàn bay hơi), tại đõy mụi chất thu nhiệt của mụi trường cần làm lạnh đồng thời chuyển sang sang thỏi hơi. Hơi NH3 sinh ra từ dàn bay hơi được đưa về bỡnh hấp thụ HT và được hấp thụ bởi dung dịch loóng được tiết lưu về từ bỡnh sinh hơi. Sau quỏ trỡnh hấp thụ thành dung dịch cú nồng độ đậm đặc lại được bơm dung dịch bơm trở lại bỡnh sinh hơi tiếp tục chu trỡnh tuần hoàn.

2.2. Cơ sở tớnh cỏc thụng số trạng thỏi của dung dịch NH3/H2O

Theo 8 giới thiệu một sụ́ cụng thức tính toỏn nhiệt động vật lý của dung dịch NH3/H2O. Một sụ́ ký hiệu sử dụng trong cỏc cụng thức:

T: Nhiệt độ dung dịch, K.

: Nồng độ dung dịch NH3/H2O, kg/kg. p: Áp suất dung dịch, bar.

2.2.1. Nhiệt độ sụi của dung dịch

38 a T= logp+0,00847711-b (2.1) Trong đú: a = - 2103,5 + 4669,96.– 20228,3.2 + 56507.3 – 80989,9.4 + + 55286,5.5 – 14361,4.6 b = 5,65208 – 7,0317. + 37,90183.2 – 102,9123.3 + + 135,7893.4 – 82,71063.5 + 18,41133.6 2.2.2. Áp suất dung dịch

Áp suất của dung dịch NH3/H2O được tính theo cụng thức:

a a (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

( +b-0,847711) ( +b)

T T

P=10 =0,98067.10 (2.2)

Trong đú: a,b được xỏc định theo cụng thức (2.1).

2.2.3. Enthalpy của dung dịch lỏng và hơi

- Enthalpy của dung dịch NH3/H2O tính theo cụng thức: t 0 H NH ' q ξ).i (1 ξ.i i 2 3     (2.3) Trong đú:

i’: Enthalpy của dung dịch lỏng ở nồng độ ξ, nhiệt độ T, ỏp suất P, kJ/kg 3

NH

i : Enthalpy hơi amoniac, kJ/kg 3 2 2 NH i  1058, 43 3,02148.T 0,312072.10 .T  4 2 5 2 0,15536.P 0,123079.10 .P 0,12946.10 .P.T    (2.4) O H2

i : Enthalpy hơi nước, kJ/kg 2 3 2 H O i  1039,5 3,56393.T 0,919594.10 .T  5 2 6 2 0,124376.P 0, 222979.10 .P 0,356960.10 .P.T    (2.5)

qt: nhiệt lượng hũa trộn, kJ/kg

- Enthalpy của hơi bay ra từ dung dịch được tính theo cụng thức: 0 VH V VNH V '' 2 3 (1 ξ ).i .i ξ i    (2.6) Trong đú:

39

3 VNH

i : Enthalpy hơi amoniac, kJ/kg 3 4 2 6 3 VNH i 770,761 1,86947.T 0,578293.10 .T 0,731509.10 .T  8,98074.P 4580,15.P / T   (2.7) O VH2

i : Enthalpy hơi nước, kJ/kg 2 3 2 6 3 VH O i 1993,19 1,88878.T 0, 205512.10 .T   0,367295.10 .T  10,6342.P 7648,34.P / T