Trong các trường hợp thay đổi nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh trong bộ bay hơi, nhiệt độ dung dịch trong bộ sinh hơi tăng làm cho COP tăng rất nhanh và đạt cực đại. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ sinh hơi thì COP giảm. Nhiệt độ bay hơi càng thấp, hệ thống có nhiệt độ sinh hơi khởi động càng cao, thì COP cực đại càng thấp. Theo hình 3.2, tc = 33oC; ta =34oC. Nhiệt độ sinh hơi tối ưu đạt được tg_opt = [97, 106, 111, 116, 122] (oC) tương ứng với hệ số hiệu quả nhiệt tối ưu COPopt = [0,51; 0,476; 0,46; 0,446; 0,433] khi nhiệt độ bay hơi lần lượt là te
= [-5, -11, -14, -17, -20] (oC).
Từ mô phỏng sự thay đổi hệ số hiệu quả nhiệt theo nhiệt độ vận hành dung dịch NH3-H2O trong bình sinh hơi với nhiệt độ bay hơi môi chất lạnh NH3 trong bộ bay hơi. Nếu nhiệt độ bay hơi yêu cầu là -19oC, nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ hấp thụ lần lượt là 33oC và 34oC, nhiệt độ sinh hơi là 120oC thì hệ số hiệu quả của máy lạnh hấp thụ sẽ đạt cực đại.
Yêu cầu làm lạnh và điều kiện vận hành được đưa vào chương trình tính ban đầu để tính toán thiết kế và định hướng nồng độ nạp dung dịch cho phù hợp với hệ thống thiết kế.
28
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 = 1,75kW; Qc = 2,01kW; Qa
= 3,0938kW; Qg = 4kW; Qd = 0,66kW; Qp_out = 0,016kW; COP = 0,437. Bội số tuần hoàn f = 8,88.
Từ mô phỏng hệ thống tại COP cực đại, nồng độ dung dịch loãng tìm được là Cws= 26,7%; nồng độ dung dịch đậm đặc tìm được là Css = 36,5%. Nồng độ dung dịch hoạt động trung bình trong máy lạnh là 31,6%. Vùng dung dịch nạp được định hướng trong phạm vi 29,5 ÷ 32,5%. Các thí nghiệm để xác định nồng độ dung dịch nạp phù hợp sẽ được thực hiện trong phạm vi này.
Máy lạnh hấp thụ được thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh sao cho có thể hoạt động ổn định và đảm bảo được một số thí nghiệm cho bình hấp thụ. Năng suất nhiệt cấp vào bình sinh hơi Qg
= 4 ÷ 6kW. Diện tích trao đổi nhiệt của các bộ phận được thiết kế và chế tạo theo bảng 3.2. Bảng 3.1 Các điểm trạng thái của máy lạnh hấp thụ theo mô phỏng
Điểm NH3-H2O p (bar) t (oC) C (%) i (kJ/kg) m (kg/s) V (l/p) χ Trạng thái
1 NH3 1,94 11 98,6 1225,4 0,0019 66,92 1,04 Hơi quá nhiệt 2 NH3-H2O 1,94 38 34,8 -106,16 0,0108 0,744 0 Lỏng quá lạnh 3 NH3-H2O 13,7 41,9 34,8 -87,66 0,0108 0,744 -0,1421 Lỏng quá lạnh 4 NH3-H2O 13,63 96,48 34,8 159,201 0,0108 0,744 -0,0177 Lỏng quá lạnh 5 NH3-H2O 13,6 115,7 91,3 1584,5 0,0019 15,74 1,1354 Hơi quá nhiệt 6 NH3-H2O 13,57 107,6 28,4 249,53 0,0093 0,627 0 Lỏng bão hòa 7 NH3-H2O 13,5 47 28,4 -22,38 0,0093 0,627 -0,1596 Lỏng quá lạnh 8 NH3-H2O 2,02 47,18 28,4 -22,38 0,0093 0,627 -0,0062 Lỏng quá lạnh 9 H2O 13,6 102,8 0 426,97 0,000396 0,0238 0 Lỏng bão hòa 10 NH3 13,55 102,8 99,5 1481,9 0,0019 66,92 1,161 Hơi quá nhiệt 11 NH3 13,5 34,6 99,5 1574,73 0,0019 66,92 0 Lỏng bão hòa 12 NH3 2,13 -19 99,5 1574,73 0,0019 66,92 0,184 Hai pha 13 NH3 2,02 -19 99,5 1250 0,0019 66,92 1 Hơi bão hòa
29
3.4 Kết luận
Trong chương 2, tác giả đã phân tích cơ sở lý thuyết của chu trình lạnh hấp thụ và mô phỏng được hoạt động của máy lạnh hấp thụ bao gồm:
- Phát triển mô hình toán và viết lưu đồ thuật toán cho sơ đồ thiết kế máy lạnh hấp thụ. - Định hướng nồng độ nạp dung dịch trong phạm vi 29,5 ÷ 32,5% từcác nồng độ dung
dịch loãng là Cws = 26,7%, đậm đặc là Css = 36,5% và trung bình trong máy lạnh là 31,6%.
- Tính toán thiết kế các bộ phận của máy lạnh hấp thụ chế tạo sao cho máy có thể hoạt động ổn định và đảm bảo được một số thí nghiệm cho bình hấp thụ.
Bảng 3.2 Diện tích các bộ phận của máy lạnh hấp thụ chế tạo
Bộ phận Công suất (kW) Diện tích tính toán (m2) Diện tích chế tạo (m2) Tỉ lệ Sinh hơi 4/ 6 Ống chiết tách 0,7/ 0,89 0,042/ 0,054 0,06 1,42/ 1,1 Ngưng tụ 2,01/ 3,07 0,17/ 0,258 0,32 1,88/ 1,24 Bay hơi 1,75/ 2,67 0,57/ 0,9 0,77 1,35/ 0,86 Hấp thụ 3,09/ 4,56 0,75/ 1,11 1 1,33/ 0,9
30
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ
THỐNG
Chu trình lạnh hấp thụ một cấp liên tục được lựa chọn vì có nhiều ưu điểm trong ứng dụng, lắp đặt và vận hành. Máy lạnh hấp thụ sử dụng cặp môi chất NH3-H2O làm việc liên tục để sản xuất nước đá được duy trì hoạt động ổn định, có phạm vi hoạt động của các bộ phận đáp ứng được các thí nghiệm cho hoạt động của máy lạnh hấp thụ.