Hình 5.4 trình bày quá trình thử nghiệm sản xuất nước đá ở giai đoạn đầu. Tác giả đã tập trung nghiên cứu các vấn đề về truyền nhiệt-truyền chất trong bình hấp thụ kiểu màng, đã bắt đầu chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3-H2O dùng cho mục đích thí nghiệm kể từ tháng 4/2014 và đã sản xuất mẻ đá đầu tiên vào ngày 04/01/2015.
Máy lạnh hấp thụ chế tạo ở giai đoạn đầu này sản xuất được 8kg/mẻ đầu tiên khoảng 3,5giờ
vào ngày 04/01/2015. Ở giai đoạn này, máy lạnh hấp thụ chế tạo còn thô sơ và điều chỉnh khó khăn. Các dụng cụ đo là loại cơ. Quá trình cân chỉnh lưu lượng dung dịch NH3-H2O, lưu lượng dòng hơi NH3 là điều chỉnh từng bước và rút kinh nghiệm từng ngày.
Sau khi sản xuất được mẻ đá đầu tiên này, máy lạnh hấp thụ được điều chỉnh, cải tiến, và hoàn thiện liên tục cho đến khi đã gắn 24 dụng cụ đo thu được dữ liệu liên tục tại 13 điểm trạng thái của máy lạnh hấp thụ và thể hiện tức thời trên màng hình máy tính. Lúc này, nhờ vào các dụng cụ đo đạc hiện tại, tác giả điều chỉnh lại máy lạnh hấp thụ chế tạo phù hợp với những tính toán thiết kế.
54
Máy lạnh hấp thụ chạy ổn định, phù hợp với tính toán thiết kế có được vào khoảng tháng 01/2016 (xem hình 5.5). Từ đó, tác giả thực hiện các thí nghiệm đo đạc được trình bày trong báo cáo này.
55
Trong quá trình vận hành máy lạnh hấp thụ, khi nhiệt độ nước muối tNaCl cao hơn -3oC thì lưu lượng dòng hơi NH3 theo thực nghiệm vào bình hấp thụ ổn định cao. Sau đó, dòng hơi NH3 theo thực nghiệm giảm dần và cắt dòng hơi NH3 theo lý thuyết tính toán khi nhiệt độ nước muối khoảng -13oC. Cuối cùng, dòng hơi NH3 theo thực nghiệm tiếp tục giảm và đạt ổn định thấp từ -17oC. Do nhiệt độ nước muối lúc đầu cao, nhiệt cấp cho dòng hơi rất mạnh làm cho dòng hơi từ bộ bay hơi nhanh chóng bay hơi và đi vào bình hấp thụ liên tục. Khi nhiệt độ nước muối giảm thì sự cấp nhiệt cho dòng hơi NH3 yếu dần nên lưu lượng dòng hơi NH3 theo thực nghiệm vào bình hấp thụ cũng giảm theo. Cuối cùng, vì dòng hơi không thể thu nhiệt từ dung dịch nước muối nữa nên lưu lượng dòng hơi NH3 theo thực nghiệm vào bình hấp thụ cố định ở mức thấp được thể hiện ở hình 5.6.
Nếu máy lạnh hấp thụ vận hành sản xuất nước đá liên tục thì nước muối sẽ nhận nhiệt từ nước làm đá liên tục, rồi cấp nhiệt cho dòng hơi NH3 bay hơi ở nhiệt độ nước muối khoảng -10 ÷ -15oC thì lưu lượng dòng hơi NH3 theo thực nghiệm sẽ gần bằng dòng hơi NH3 theo lý thuyết tính toán. Bởi vì lý thuyết tính toán không tính tới sự bay hơi mạnh hay yếu của dòng hơi từ bộ bay hơi do sự cấp nhiệt của môi trường cần hạ nhiệt. Quan sát sự biến đổi của
56
nhiệt độ bay hơi NH3 khi vừa vào bộ bay hơi t12 cũng giảm dần thì phần nào khẳng định áp suất trong bình hấp thụ giảm dần vì dòng hơi NH3 vào bình hấp thụ ít dần.
Lưu lượng dòng dung dịch loãng theo lý thuyết lớn hơn dòng dung dịch loãng thực nghiệm. Lưu lượng dòng dung dịch đặc theo lý thuyết nhỏ hơn dòng dung dịch đặc thực nghiệm. Sai số trung bình khoảng 13%.
Tính cho điều kiện môi trường tại TP. Hồ Chí Minh và nguồn nhiệt cấp vào đáp ứng được nhu cầu làm nước đá. Theo màng hình dữ liệu của máy lạnh hấp thụ thí nghiệm hình 5.7, dữ liệu đầu vào: nhiệt độ ngưng tụ của hơi NH3 (tc = 34,5oC), nhiệt độ hấp thụ của dung dịch NH3-H2O đậm đặc rời khỏi bình hấp thụ (ta = 38oC), nhiệt độ bay hơi của NH3 trong bộ bay hơi (te = -19oC), năng suất điện cấp vào Psupply = 3,76kW, nhiệt độ sinh hơi của dung dịch trong bình sinh hơi tg = 118oC. Tính chất nhiệt động tại các trạng thái khác nhau của hệ thống được thể hiện trong bảng 5.1.
57
Năng suất của các bộ phận: bay hơi, ngưng tụ, hấp thụ, sinh hơi, ống chiết tách, năng suất bơm dung dịch, hệ số hiệu quả nhiệt của hệ thống lần lượt là Qe = 1,65kW; Qc = 1,94kW; Qa
= 3,29kW; Qg = 3,687kW; Qd = 0,41kW; Qp_out = 0,3kW; COPth = 0,45. Bội số tuần hoàn f = 11.
Bảng 5.1 Các điểm trạng thái của máy lạnh hấp thụ thí nghiệm
Điểm NH3-H2O p (bar) t (oC) C (%) i (kJ/kg) v (l/p) χ Trạng thái
1 NH3 2 -1 99,6 1287,6 13,13 1,0281 Hơi quá nhiệt 2 NH3-H2O 2 37,9 34,8 -106,16 1,123 0 Lỏng quá lạnh 3 NH3-H2O 13,7 41,9 34,8 -87,66 1,123 -0,1421 Lỏng quá lạnh 4 NH3-H2O 13,63 96,48 34,8 159,201 1,123 -0,0177 Lỏng quá lạnh 5 NH3-H2O 13,6 115,7 91,3 1584,5 14,33 1,1354 Hơi quá nhiệt 6 NH3-H2O 13,57 107,6 28,4 249,53 1,01 0 Lỏng bão hòa 7 NH3-H2O 13,5 47 28,4 -22,38 1,01 -0,1596 Lỏng quá lạnh 8 NH3-H2O 2,02 47,18 28,4 -22,38 1,01 -0,0062 Lỏng quá lạnh 9 H2O 13,6 102,8 0 426,97 0,0136 0 Lỏng bão hòa 10 NH3 13,55 102,8 99,5 1481,9 13,13 1,161 Hơi quá nhiệt 11 NH3 13,5 34,6 99,5 1574,73 13,13 0 Lỏng bão hòa 12 NH3 2,13 -19 99,5 1574,73 13,13 0,184 Hai pha 13 NH3 2,02 -19 99,5 1250 13,13 1 Hơi bão hòa
58