Bơm nhiệt là một thiết bị dùng để bơm một dịng nhiệt từ mức nhiệt độ thấp lên mức nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt. Để duy trì bơm nhiệt hoạt động cần tiêu tốn một dịng năng lượng khác (điện năng hoặc nhiệt năng). Như vậy máy lạnh cũng là một loại bơm nhiệt và cĩ chung một nguyên lý hoạt động. Các thiết bị của chúng là giống nhau. Người ta chỉ phân biệt máy lạnh với bơm nhiệt ở mục đích sử dụng mà thơi. Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi cịn bơm nhiệt gắn với việc sử dụng nguồn nhiệt ở thiết bị ngưng tụ. Do yêu cầu sử dụng nguồn nhiệt nên bơm nhiệt hoạt động ở cấp nhiệt độ cao hơn.
Cấu tạo máy sấy bơm nhiệt: Gồm các thành phần sau:
1) Mơi chất và cặp mơi chất
Mơi chất và cặp mơi chất của bơm nhiệt cĩ yêu cầu như máy lạnh. Một vài yêu cầu đặc biệt hơn xuất phát từ nhiệt độ sơi và ngưng tụ cao hơn, gần giống như chế độ nhiệt độ cao của điều hịa khơng khí, nghĩa là cho đến nay người ta vẫn sử dụng các loại mơi chất như: R12, R22, R502 và MR cho máy tuabin. Gần đây người ta chú ý đến
việc sử dụng các mơi chất mới cho bơm nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ dàn ngưng như: R22, R113, R114, R12B1, R142…
2) Máy nén lạnh.
Cũng như máy nén lạnh, máy nén là bộ phận quan trọng nhất của bơm nhiệt. Tất cả các dạng máy nén của máy lạnh đều được ứng dụng trong bơm nhiệt. Đặc biệt quan trọng là máy nén piston trượt, máy nén trục vít và máy nén tuabin. Một máy nén bơm nhiệt cần phải chắc chắn, tuổi thọ cao, chạy êm và cần phải cĩ hiệu suất cao trong điều kiện thiếu hoặc đủ tải.
Trong kỹ thuật lạnh người ta phân loại máy nén lạnh thành những kiểu sau:
Hình 2.4. Sơ đồ tổng quát phân loại MN lạnh.
Hình 2.5. Máy nén kín (trái) và máy nén nửa kín (phải)
Máy nén turbin Máy nén pittơng quay Máy nén pittơng dao động Máy nén động học Máy nén thể tích Máy nén lạnh Máy nén: - Trục vít -Roto lăn - Roto tấm trượt - Roto xoắn ốc Máy nén: - Pittơng trượt - Con lắc - Kiểu màng Máy nén: - Li tâm - Hướng trục
3) Các thiết bị trao đổi nhiệt.
Các thiết bị trao đổi nhiệt cơ bản trong bơm nhiệt là thiết bị bay hơi và thiết bị ngưng tụ. Máy lạnh hấp thụ cĩ thêm thiết bị sinh hơi và hấp thụ. Giống như máy lạnh, thiết bị ngưng tụ và bay hơi của bơm nhiệt cũng bao gồm các dạng: ống chùm, ống lồng ngược dịng, ống đứng và ống kiểu tấm. Các phương pháp tính tốn cũng giống như các chế độ điều hoà nhiệt độ.
Một số hình ảnh về thiết bị trao đổi nhiệt.
Hình 2.6. Dàn bay hơi làm lạnh khơng khí.
Hình 2.7.Dàn bay hơi làm lạnh nước.
Hình 2.9.Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước.
4) Thiết bị phụ của bơm nhiệt.
Tất cả các thiết bị phụ của bơm nhiệt giống như thiết bị phụ của máy lạnh. Xuất phát từ yêu cầu nhiệt độ cao hơn nên địi hỏi về độ tin cậy, cơng nghệ gia cơng thiết bị cao hơn. Đây cũng là vấn đề đặt ra đối với dầu bơi trơn và đệm kín các loại trong hệ thống.
Do bơm nhiệt phải hoạt động ở chế độ áp suất và nhiệt độ gần sát với giới hạn tối đa nên các thiết bị tự động rất cần thiết và phải hoạt động với độ tin cậy cao để phịng ngừa hư hỏng các thiết bị khi chế độ làm việc vượt quá giới hạn cho phép.
Đối với van tiết lưu, bơm nhiệt cĩ chế độ làm việc khác máy lạnh nên cũng cần cĩ van tiết lưu phù hợp.
5) Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt.
Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt là những thiết bị hỗ trợ cho bơm nhiệt phù hợp với từng phương án sử dụng của nĩ. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt gồm một số
loại sau:
+ Các phương án động lực của máy nén như: động cơ điện, động cơ gas, động cơ diesel hoặc động cơ giĩ…vv
+ Các phương án sử dụng nhiệt thu ở dàn ngưng tụ. Nếu là sưởi ấm thì cĩ thể sử dụng dàn ngưng trực tiếp hoặc gián tiếp qua một vịng tuần hồn chất tải nhiệt, cĩ thể sử dụng để sấy, nấu ăn, hút ẩm…Mỗi phương án địi hỏi những thiết bị hỗ trợ khác nhau.
+ Các phương án cấp nhiệt cho dàn bay hơi. Trường hợp sử dụng dàn lạnh đồng thời với nĩng thì phía dàn bay hơi cĩ thể là buồng lạnh hoặc chất tải lạnh. Ngoài ra cũng cĩ thể sử dụng dàn bay hơi đặt ngồi khơng khí, dàn bay hơi sử dụng nước giếng
là mơi trường cấp nhiệt. Cũng cĩ những phương án như dàn bay hơi đặt ở dưới nước, đặt ở dưới đất hoặc sử dụng năng lượng mặt trời.
+ Các thiết bị điều khiển, kiểm tra tự động sự hoạt động của bơm nhiệt và các thiết bị hỗtrợ. Đây là những thiết bị tự động điều khiển các thiết bị phụ trợ ngồi bơm nhiệt để phù hợp với hoạt động của bơm nhiệt..
Nguyên lý làm việc và đặc điểm.
Sơ đồ nguyên lý.
Hình 2.10.Sơ đồ cấu tạo máy sấy bơm nhiệt
t 1 2 3 1 t t3 t2 3 d 1 d =100 % d
Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý máy sấy bơm nhiệt
Máy nén
Nước ngưng tụ thải ra ngoài
Dàn lạnh Dàn nĩng
Buồng sấy
Nguyên lý làm việc:
- TNS là khơng khí ẩm được làm lạnh từtrạng thái ban đầu 3 đến trạng thái 1, quá trình làm lạnh này cĩ t1< tdsứng với trạng thái 3 của KKA, phần lớn lượng nước trong KKAđược tách ra trong giai đoạn này. Ởtrạng thái 1 khơng khí cĩ độ ẩm =100% và nhiệt độ rất thấp. Do đĩ ta phải gia nhiệt cho khơng khí bằng điện trở hay dàn nĩng của máy lạnh đến nhiệt độ t2 (ứng với độ ẩm tương đối 2 nhỏ đến giá trị cần thiết). Sau đĩ khơng khí ởtrạng thái 2 được đưa vào buồng sấy.
- Do ởtrạng thái 2 khơng khí cĩ độ ẩm tương đối 2 rất nhỏcho nên nĩ sẽhấp thụ nước từvật cần sấy và ra khỏi buồng sấy ởtrạng thái 3
Đặc điểm:
Quá trình cĩ thểtái tuần hồn tồn bộTNS.
TNSđĩng vai trị trung gian hấp thụ nước từ VLS, nước này được ngưng tụ ở dàn lạnh và được thải ra ngồi.
Quá trình sấy khơng cần thải bỏtác nhân sấy nên đảm bảo rất vệsinh.
Cĩ thểgiữ được mùi vịvà màu sắc của VLS như lúc cịn tươi.
Ứng dụng đểsấy các loại VLS khơng chịu được nhiệt độ cao như rau quả, mật ong, sản phẩm chứa nhiều Vitamin...
Đầu tư ban đầu lớn (do cĩ hệthống máy lạnh)
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU