5.4.2 Tổn thất lạnh do mở cửa Q4242, , , W, W: :
Để tớnh toỏn dũng nhiệt khi mở cửa, ta sử dụng cụng thức: Q42= B.F theo [TL14-Tr146]
Trong đú: B- dũng nhiệt khi mở nắp, W/m2.
F- diện tớch lớp khụng khớ đệm. F= Fđìh=1,4632ì0,045=0,066 m2
(h- khoảng cỏch từ mặt nước muối đến bề mặt tấm gỗ h=45mm) Vỡ diện tớch lớp khụng khớ đệm thấp: B= 18,7 W/m2 Nờn: Q42=18,7ì0,066=1,23W=0,00123 KW Vậy tổn thất lạnh do vận hành: Q4= 0,95+0,00123=0,95123 KW Suy ra tổn thất lạnh của bể đỏ QBĐ= 0,1574+15,6+0,95123= 16,7086 KW
⊗. NĂNG SUẤT LẠNH CỦA DÀN BAY HƠI : Q. NĂNG SUẤT LẠNH CỦA DÀN BAY HƠI : Q00, KW, KW
Q0 : Bao gồm năng suất lạnh của dàn lạnh, tổn thất đường ống, thiết bị và phần dự trữ.
Q0 = 1,05. QBĐ theo [TL2-tr92] =1,05ì16,7086=17,54 KW
CHƯƠNG VI : CHƯƠNG VI : Mễ HèNH MÁY LẠNH HẤP THỤ Mễ HèNH MÁY LẠNH HẤP THỤ NH NH33/H/H22OO 6.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
6.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:
Trong thời đại ngày nay, vấn đề tận dụng nguồn năng lượng tự nhiờn và bảo vệ mụi trường đang cú tớnh cấp thiết trờn toàn thế giới như sử dụng năng lượng giú, thuỷ năng .v..v. và đặc biệt là sử dụng năng lượng mặt trời. Theo tớnh toỏn của cỏc nhà khoa học hàng năm mặt trời truyền cho trỏi đất một lượng năng lượng gấp 10 lần so với trữ lượng của tất cả cỏc nguồn năng lượng trờn trỏi đất. Vỡ vậy, việc sử dụng năng lượng mặt trời cú ý nghĩa rất lớn, nhất là đối với nước ta, một nước nhiệt đới (theo số liệu khớ tượng ở Viờt Nam, số giờ mặt trời trung bỡnh là 2500 giờ).
Theo ý kiến của của cỏc nhà nghiờn cứu, việc sử dụng năng lượng mặt trời thành nhiệt năng thỡ hiệu quả hơn nhiều so với thành cơ năng hay điện năng. Hiện nay ở nước ta, năng lượng mặt trời mới được sử dụng phổ biến để đun nước núng trong sinh hoạt. Tuy nhiờn, vào mựa đụng là thời điểm cần nước núng nhất thỡ khụng cú mặt trời nhiều. Vỡ vậy, ta tập trung nghiờn cứu việc sử dụng năng lượng mặt trời để ứng dụng vào điều hoà khụng khớ và sản xuất nước đỏ.
Trong khuụn khổ của đề tài này, ta nghiờn cứu và tớnh toỏn mụ hỡnh mỏy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời để sản xuất nước đỏ. Ngoài ra mỏy lạnh hấp thụ này vẫn sử dụng được cỏc nguồn năng lượng thừa, phế thải khỏc (cú cú nguồn nhiệt ỹthấp).
6.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÁY LẠNH:
6.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÁY LẠNH:
6.2.1. Phương ỏn đốt núng trực tiếp hay dỏng tiếp:
6.2.1. Phương ỏn đốt núng trực tiếp hay dỏng tiếp:
Phương ỏn đốt núng trực tiếp cú hiệu quả cao hơn, bởi vỡ khụng cú tổn thất nhiệt qua cỏc thiết bị trung gian, thiết bị đơn giản hơn, vốn đầu tư và tớnh phức tạp ớt hơn so với phương ỏn đốt núng giỏn tiếp. Tuy nhiờn, ở đõy ta chọn phương ỏn đốt núng giỏn tiếp dựng nước làm chất tải nhiệt bởi vỡ, để cú thể sử dụng được cỏc
nguồn năng lượng trong những ngày trời khụng cú ỏnh nắng và những lỳc hết mặt trời trong ngày để duy trỡ độ ổn định hoạt động của mỏy lạnh.
6.2.2. Phương ỏn mỏy lạnh 1 cấp hay 2 cấp:
6.2.2. Phương ỏn mỏy lạnh 1 cấp hay 2 cấp:
Mỏy lạnh hấp thụ 2 cấp cú tớnh hiờu quả hơn mỏy lạnh hấp thụ 1 cấp, nhưng hệ thống mỏy lạnh hấp thụ 2 cấp phức tạp và chi phớ đầu tư nhiều, nờn hiện nay mỏy lạnh hấp thụ 2 cấp sử dụng năng lượng mặt trời ớt được sử dụng. Do đú trong đề tài này, ta chọn mỏy lạnh hấp thụ 1 cấp
6.3. CHỌN Mễ HèNH MÁY LẠNH HẤP THỤ:
6.3. CHỌN Mễ HèNH MÁY LẠNH HẤP THỤ:
Một vấn đề đặt ra ở đõy là thời gian cú mặt trời trong ngày khụng dài (khoảng 10 giờ), trong khi nhu cầu nước đỏ trong sinh hoạt cú thể kộo dài đến đờm và lỳc sỏng sớm (uống cafe).
Trong đề tài này ta chọn phương ỏn giải quyết như sau: Chọn khuụn đỏ loại 0,45 kg cú cấu tạo 2 lỏi:
Lỏi trong cú đường kớnh φ1 = 10 mm, φ1’ = 12 mm Lỏi ngoài cú đường kớnh φ2 = 40 mm, φ2’ = 36 mm, Chiều cao của lỏi : l = 0,8ì500 = 400 mm
Đõy là khuụn trong mỏy sản xuất nước đỏ sạch đang phổ biến trờn thị trường, cú thời gian đụng đỏ khoảng 25 phỳt.
Để mỏy lạnh hấp thụ cú thể hoạt khi hết ỏnh nắng mặt trời, để cú thể sản xuất nước đỏ thờm một vài mẻ hoặc duy độ lạnh trong bể đến khi xuất đỏ vào sỏng hụm sau, ta dựng thờm một bỡnh tớch đặt sau thiết bị ngưng tụ, một bỡnh thu đặt sau thiết bị hồi nhiệt II và tăng thể tớch chứa ở thiết bị hấp thụ. Ban ngày, cường độ bức xạ năng lượng mặt trời nhiều, lượng amoniăc bốc hơi nhiều. Sau khi ngưng tụ tại thiết bị ngưng tụ, nú sẽ được tớch gúp lại tại bỡnh tớch để cú thể duy trỡ cấp lỏng mụi chất cho thiết bị bay hơi thờm một thời gian khi hết ỏnh nắng mặt trời. Bỡnh thu dựng để chứa dung dịch loóng để khi vào ban đờm ta dựng dung dịch loóng này hỳt hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi vào ban đờm khi dàn bay hơi hoạt động. Thiết bị hấp thụ vừa đúng vai trũ là thiết bị hấp thụ vừa là bỡnh chứa dung dịch đậm đặc khi dung dịch loóng hấp thụ hơi NH3 sinh ra tại thiế bị bay hơi về. Do đú thiết bị hấp thụ cú thể
tớch lớn hơn thể tớch cỏc bỡnh hấp thụ cú cựng cụng suất khụng cú dự trữ.
Từ những phõn tớch trờn, ta chọn mụ hỡnh mỏy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời sản xuất nước đỏ như sau:
♦ Sử dụng cặp mụi chất là NH3/H2O
♦Đốt núng giỏn tiếp dựng nước làm chất tải nhiệt
♦Mỏy lạnh 1 cấp
♦Cú thờm một bỡnh chứa lỏng cao ỏp, bỡnh chứa dung dịch loảngỷ
♦Do nguồn gia nhiệt từ năng lượng mặt trời cú nhiệt độ thấp, nờn để tăng hiệu suất làm lạnh, ta dựng nước giếng khoan để giải nhiệt (nước giếng khoan cú nhiệt độ luụn ổn định và cú nhiệt độ thấp hơn so với cỏc nguồn nước như nước bề mặt ,mạng nước thành phố) cho thiết bị hấp thụ và thiết bị ngưng tụ. Để giảm bớt tổn thất nước làm mỏt ta cho nước làm mỏt sau khi đi qua thiết bị hấp thụ ta đưa lờn thiết bị ngưng tụ. Thiết bị ngưng tụ ở đõy ta dựng thiết bị ngưng tụ kiểu dàn ngõm trong bể nước. Bởi vỡ, khi ta ngõm thiết bị ngưng tụ trong bể nước thỡ độ chờnh nhiệt độ của nước vào và ra là thấp từ (1ữ2)0C, sẽ làm cho nhiệt độ ngưng tụ tk thấp
♦Do cú lượng hơi nước rất lớn cuốn theo hơi amoniăc tại thiết bị sinh hơi, nờn cần cú thờm bộ chưng cất để tinh luyện hơi amoniăc. Chỳng ta đề xuất một phương ỏn nhằm trỏnh dựng nước làm mỏt bộ tinh luyện gõy cồng kềnh tốn kộm, đú là dựng dung dịch đậm đặc sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ để làm mỏt bộ tinh luyện. Đõy thực chất là dựng như bỡnh hồi nhiệt vừa làm tăng thờm hiệu suất của hệ thống
♦Để duy trỡ độ ổn định hoạt động của mỏy lạnh trong những ngày trời rõm mỏt, ta dựng thờm một lũ nung nước núng để dự phũng.
♦Tuy hơi NH3 sinh ra sau thiết bị bay hơi khụng cú lỏng cuốn theo nhưng để tăng hệ số làm lạnh của chu trỡnh ta cho hơi NH3 sinh ra sau thiết bị bay hơi đi qua thiết bị hồi nhiệt trao đổi nhiệt với lỏng NH3 trước khi qua van tiết lưu. Mặt dự, ta dựng thờm thiết bị hồi nhiệt I tốn kộm thờm thiết bị hồi nhiệt I và lượng nước làm mỏt tại thiết bị hấp thụ cũng tăng lờn, nhưng hiệu quả của việc làm quỏ lạnh lỏng trước khi qua van tiết lưu cao hơn. Trao đổi nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt I là giữa lỏng và hơi NH3 nờn ta chọn thiết bị
hồi nhiệt ống xoắn nằm ngang, lỏng NH3 đi bờn trong ống, hơi đi bờn ngoài khụng gian của bỡnh.
♦Để giảm bớt lượng nước làm tại thiết bị hấp thụ ta cho dung dịch loóng trước khi về thiết bị hấp thụ ta cho dung dịch loóng đi qua thiết bị hồi nhiệt II. Tại đõy dung dịch loóng được làm mỏt, dung dịch đậm đặc được đốt núng thờm. Dung dịch đậm đặc được đốt núng thỡ ta giảm được lượng nhiệt cấp cho dung dịch đậm đặc tại thiết bị sinh hơi. Do trao đổi nhiệt tại thiết bị hồi nhiệt là của hai dung dịch lỏng nờn ta chọn thiết bị hồi nhiệt II cú cấu tạo ống lồng ống.
Mụ hỡnh mỏy lạnh hấp thu 1 cấp NH3/H2O:
B SH HT BH BCLCA BCDDL TLDD HN II HN I TL NT VTL
NƯỚC GIA NHIỆT RA
NƯỚC GIA NHIỆT VÀO NƯỚC LÀM MÁT VÀO
NƯỚC LÀM MÁT VÀO NƯỚC LÀM MÁT RA
Ghi chỳ :
NT :Thiết bị ngưng tụ. HN 1 : Thiết bị hồi nhiệt I. TL : Van tiết lưu.
TLDD: Tiết lưư dung dịch. BH : Thiết bị bay hơi. HT : Thiết bị hấp thụ. TL’ : Thiết bị tinh luyện. SH :Thiết bị sinh hơi.
HN II:Thiết bị hồi nhiệt II.
CHƯƠNG VII: CHƯƠNG VII: LẬP PHƯƠNG TRèNH TÍNH TOÁN LẬP PHƯƠNG TRèNH TÍNH TOÁN CÁC THễNG SỐ VẬT Lí CÁC THễNG SỐ VẬT Lí
Qua chỉnh lý cỏc số liệu thực nghiệm và cỏc số liệu tra bảng đối với dung dịch NH3/H2O, cỏc nhà nghiờn cứu đó lập được phương trỡnh tớnh toỏn cỏc thụng số nhiệt động lực học và nhiệt vật lý học của dung dịch NH3/H2O cú nồng độ amụniac trong dung dịch ξ như sau :
♦Entanpi pha lỏng của dung dịch: il = (1-ξ).in +ξ.ina- qhh (1.1) Trong đú: in = 1039,5+3,56393.T+0,919594.10-3.T2+0,124376.P- 0,222979.10- 5.P2- 0,356960.P.T2 (1.2) ina = 10580,43+3,02148.T+0,312072.10-2.T2+0,155360.P- 0,123079.10- 4.P2-0,129460.P.T2 (1.3) qhh =-839,87.(1-0,071.ξ).((1-ξ).ξ+((1-ξ).ξ)2)
♦ỏp suất của dung dịch: p= +b T a 10 . 98067 , 0 (2.1) Trong đú: a=-2103,50+4669,96.ξ-20228,3.ξ2+56507.ξ3-80989,9.ξ4+55286,5.ξ5- 14361,4.ξ6 b=5,65208-7,03170.ξ+37,9018.ξ2-102,912.ξ3+135,789.ξ4- 82,1706.ξ5+18,4113.ξ6
ξh =1-(1-ξ). ( T ) d c e + (3.1) c=-6571,06+39,9544.T-0,243781.10-2.T2+0,39792.10-6.T3-22,7722.P- 0,4979.10-7.P2 +8286,02. T P +0,172363.10-1.P.T+0,77344.10-6.P.T2- 3,62962.T.lnT-T.lnP d= -1467.ξ2.(1,25.ξ3-5,58.ξ2 +5,96.ξ-0,42)+(17,3 .ξ3-13,8.ξ4).T
♦Entanpi hỗn hợp hơi nước - hơi amụniăc: ih = (1-ξh).ihn +ξh.iha (4.1) ihn =1993,19+1,88878.T-0,205512.10-3.T2+0,367295.10- 6.T3+10,6342.P-7648,34. T P (4.2) iha=770,761+1,86947.T+0,587293.10-4.T2+0,731509.10- 6.T3+8,98074.P-4580,15. T P
(4.3) ♦Khối lượng riờng của dung dịch: ρ = (1−ξ ).ν1 +ξ .ν2 +νhh
1 (5.1) Trong đú : ν1 = 244,122 3,711149. 5,70889.10 3. 2 2,63825.10 6. 3 1 X X X − − + − + Với X = 1,8.T ν2= 688,956 0,784907. 2,25861.10 3. 2 9,25709.10 7. 3 1 X X X − − + − + νhh = - 0,0001.[0,747 +0,94.10-2.t +0,318.10-3.t2 + (4,84 + 1,33.10-2.t - 0,214.10-3.t2).ξ]. [(1- ξ).ξ + ((1 -ξ).ξ)2]
♦Nhiệt dung riờng của dung dịch:
Cp=4,18+0,71ìξ
(6.1)
♦Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch loóng
λ = (1- ξr). λn’ +ξr. λa’ (7.1) Trong đú:
λn’ = 0,562 + 1,893.10-3.t - 7,11.10-6.t2 (7.2) λa’ :Hệ số dẫn nhiệt của lỏng NH3
λa’ = 0,528 - 1,669.10-3.t - 6,2.10-6.t2 (7.3)
♦Độ nhớt động học: à= à(1-ξa)àn-ξa.àa
Trong đú: àn: độ nhớt động học của nước (8.1) lnàn=-6,87757-2.1916.103.T-1+6,38605.105.T-2 (8.2) àa: độ nhớt động học của amụniăc lnàa = [-7,9732 + 2,61441.T-1 - 243288.T-2].10-3 (8.2) CHƯƠNG VIII : CHƯƠNG VIII : LẬP CHU TRèNH VÀ TÍNH PHỤ TẢI LẬP CHU TRèNH VÀ TÍNH PHỤ TẢI NHIỆT NHIỆT
Trong mỏy lạnh hấp thụ NH3/H2O, hỗn hợp dung dịch NH3 và H2O cú nhiệt độ phõn huỷ thấp. Do đú khụng thể sử dụng nguồn nhiệt cú nhiệt độ cao để gia nhiệt. Thường nhiệt độ nguồn nhiệt khụng nờn cao quỏ 1600C. Hơn nữa, trong bỡnh sinh hơilượng nước cuốn theo nhiều nờn nhiệt độ gia nhiệt cho dung dịch thường khụng cao quỏ 1200C để trỏnh lượng nước ngưng hồi lưu quỏ nhiều và thiết bị tinh cất quỏ cồng kềnh.
Trong đề tài này, ta dựng năng lượng mặt trời nung núng nước và sau đú nước được đưa đến gia nhiệt cho thiết bị sinh hơi.Nhiệt độ gia nhiệt cho thiết bị sinh hơi tH = 950C
8.1. LẬP CHU TRèNH VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THễNG SỐ :
8.1. LẬP CHU TRèNH VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THễNG SỐ :
8.1.1.Sơ đồ nguyờn lý mỏy lạnh hấp thụ NH
8.1.1.Sơ đồ nguyờn lý mỏy lạnh hấp thụ NH33/H/H22O 1 cấp:O 1 cấp:
B SH HT BH BCLCA BCDDL TLDD HN II HN I TL NT VTL
NƯỚC GIA NHIỆT RA
NƯỚC GIA NHIỆT VÀO NƯỚC LÀM MÁT VÀO
NƯỚC LÀM MÁT VÀO NƯỚC LÀM MÁT RA
Nguyờn lý làm việc:
Bỡnh hấp thụ ”Hỳt” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi, cho tiếp xỳc với dung dịch loóng từ van tiết lưu dung dịch đến. Do nhiệt độ thấp, dung dịch loóng hấp thụ hơi mụi chất để trở thành dung dịch đậm đặc. Nhiệt lượng toả ra trong quỏ trỡnh hấp thụ được nhó ra cho nước làm mỏt. Dung dịch đậm đặc được bơm qua thiết bị tinh chiết nhận nhiệt của hổn hợp hơi trong thiết bị này và tiếp tục về thiết bị hồi nhiệt II nhận nhiệt của dung dịch loóng từ thiết bị sinh hơi về bỡnh hấp thụ và núng lờn sau đú đưa vào thiết bị sinh hơi. Ở thiết bị sinh hơi dung dịch tiếp tục nhận nhiệt của nguồn nước núng, dung dịch đậm đặc sụi lờn và sinh hơi. Hơi sinh ra cú lẫn một lượng hơi nước cuốn theo và được đưa vào thiết bị tinh luyện. Dung dịch đậm đặc sau khi sinh hơi cũn lại dung dịch loóng, dung dịch loóng trước khi về thiết bị hấp thụ đi qua thiết bị hồi nhiệt II nhó nhiệt cho dung dịch đậm đặc và qua van tiết lưu để
giảm ỏp. Hơi sinh ra qua thiết bị tinh luyện, ở đõy hơi nhó nhiệt cho dung dich đậm đặc làm mỏt. Do nước cú nhiệt độ ngưng tụ cao hơn NH3 nờn lượng nước cuốn theo ngưng tụ lại và đi về thiết bị sinh hơi. Hơi NH3 tinh khiết được đưa về thiết bị ngưng tụ . Tại thiết bị ngưng tụ, hơi NH3 nhó nhiệt cho nước làm mỏt và ngưng tụ lại thành lỏng cao ỏp và về bỡnh chứa cao ỏp. Để giảm tổn thất lạnh cho chu trỡnh tại dàn bay hơi, ta cho lỏng cao ỏp qua van tiết lưu và về bàn bay hơi. Tại thiết bị bay hơi lỏng NH3 nhận nhiệt của chất tải lạnh (nước muối) sụi và bay hơi. Hơi này đi về thiết hấp thụ và được dung dịch loóng hấp thụ để trở thành dung dịch đậm đặc. Dung dịch đậm đặc được bơm bơm lờn thiết bị tinh luyện để tiếp tục chu trỡnh mới.
8.1.2 Tớnh toỏn chu trỡnh mỏy lạnh hấp thụ :
8.1.2 Tớnh toỏn chu trỡnh mỏy lạnh hấp thụ :
Mục tiờu xỏc định cỏc điểm nỳt của chu trỡnh và xỏc định cỏc phụ tải nhiệt của cỏc thiết bị trao đổi nhiệt của mỏy lạnh hấp thụ NH3/H2O một cấp dựng cho bể đỏ.
• Chọn mụi trường giải nhiệt là nước giếng khoan vỡ dựng nước giếng khoan giảm được chi phớ đầu tư do khụng dựng thỏp giải nhiệt, quạt giải nhiệt. Nước giếng cú nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ mụi trường nờn càng làm giảm nhiệt độ ngưng tụ tăng hệ số lạnh của chu trỡnh, do hệ thống nhỏ nờn lượng nước tiờu hao cho khụng lớn chi phớ vận hành chỉ là bơm giếng so với dựng bơm và quạt giải nhiệt. Ta dựng nước giếng khoan để giải nhiệt vỡ nước giếng khoan cú nhiệt độ ổn định trong cả năm (mựa hố và mựa đụng) và cú nhiệt độ thấp so với cỏc nguồn nước sụng hồ, mạng nước thành phố. Theo [TL2-tr7] ta sử dụng nước giếng khoan khụng tuần hoàn cú thể lấy cao hơn hoặc bằng nhiệt độ trong bỡnh hằng năm(0 1)ữ oC,tra bảng theo [TL2-tr8] ta cú nhiệt độ trung bỡnh hằng năm tại Đà Nẵng t =25,6oC
Thụng số làm việc
Chọn nhiệt độ ra của nước tải lạnh tm2 theo [TL4-tr102] : tm2= -8oC Nhiệt độ bay hơi của mụi chất lạnh thấp hơn nhiệt độ của nước muối tải nhiệt từ o
(4 6)ữ C. t0=tm2-∆t0
t0= -8 -4= -120C
⇒ ỏp suất bay hơi: Po=2,62 Bar Theo cụng thức (2.1) trờn . Nhiệt độ ngưng tu ỷ:
Thiết bị làm mỏt bằng nước nờn: tk =tW1+ ∆tk