CHƯƠNG 5 : CÁC KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN
5.3. Nhận xét và đánh giá
Hiệu suất làm lạnh (COP) của hệ thống trong trường hợp 1 sử dụng van tiết lưu 10 là:
COP = 𝑄0(𝐶𝑂2)
𝑁𝑅134𝑎+ 𝑁𝐶𝑂2 = 2,64
0,616+0,516 = 2,3
Hiệu suất làm lạnh (COP) của hệ thống trong trường hợp 2 sử dụng van tiết lưu 6 là:
COP = 𝑄0(𝐶𝑂2)
𝑁𝑅134𝑎+ 𝑁𝐶𝑂2 = 2,86
0,55+0,56 = 2,5
Qua các giá trị tính tốn được, kết hợp với chương 3, lập bảng so sánh các giá trị nhiệt động so với lý thuyết và so với 2 trường hợp như bảng 5.5 và bảng 5.6.
Nhận xét:
- Trong cả hai trường hợp, hệ thống đều vận hành và đạt được nhiệt độ phòng yêu cầu là -20oC. Tuy nhiên, ở trường hợp 2, hệ thống vận hành ở chế độ van tiết lưu 6, phòng đạt nhiệt độ yêu cầu là 55 phút, nhanh hơn 40 phút so với trường hợp 1 dùng chế độ van tiết lưu 10.
Trang 65
Bảng 5. 5: Bảng nhiệt độ, áp suất ngưng tụ và bay hơi
to (oC) tk (oC) Sai số po (bar) pk (bar) Sai số
Lý thuyết CO2 -30 7 14,3 41,7 R134a 2 39 3,14 9,89 Trường hợp 1 CO2 -28 8 10C 15 43 ±1,5% R134a 1 36 ±2℃ 3 9 0,05% Trường hợp 2 CO2 -28 5,5 10C 15 40 ±1,5% R134a -5 35 ±2℃ 2,5 8,6 0,05% Từ Bảng 5.5, rút ra được các nhận xét:
+ Nhiệt độ bay hơi của môi chất CO2 thực tế cao hơn so với nhiệt độ bay hơi của lý thuyết là 2oC. Với môi chất R134a, nhiệt độ bay hơi của mơi chất thấp hơn so với tính tốn lý thuyết. Trường hợp 1 thấp hơn 1oC, trường hợp 2 thấp hơn 7oC.
+ Nhiệt độ ngưng tụ ở chu trình CO2 trong trường hợp 1 cao hơn lý thuyết 1oC, trường hợp 2 thấp hơn 1,5oC. Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất R134a thực tế thấp hơn lý thuyết 2oC trong trường hợp 1 và 3oC trong trường hợp 2.
+ Áp suất bay hơi, áp suất ngưng tụ của môi chất R134a trong 2 trường hợp nhỏ hơn so với tính tốn lý thuyết.
+ Độ chênh lệch nhiệt độ của môi chất vào và ra bộ trao đổi nhiệt:
Trường hợp 1: đối với mơi chất R134a có độ chênh lệch là 2oC, đối với mơi chất CO2 có độ chênh lệch là 47oC.
Trường hợp 2: đối với mơi chất R134a có độ chênh lệch là 3oC, đối với mơi chất CO2 có độ chênh lệch là 40,5oC.
+ So sánh 2 bảng thông số điểm nút trong 2 trường hợp (Bảng 5.2 và Bảng 5.4), độ quá nhiệt trong trường hợp 1 là 21K, lớn hơn trường hợp 2 với độ quá nhiệt là 19K. Độ quá nhiệt trong cả 2 trường hợp đều lớn hơn so với lý thuyết.
+ Thiết bị có sai số dẫn đến có sự chênh lệch lưu lượng, nhiệt độ và áp suất. - Qua q trình tính tốn thực tế, lập bảng so sánh với kết quả tính tốn lý thuyết (Bảng 5.6), ta nhận thấy rằng:
Trang 66
Bảng 5. 6: Bảng so sánh các thơng số tính tốn trong lý thuyết và thực tế
Chu trình Thơng số
Lý thuyết Trường hợp 1 Trường hợp 2 CO2 R134a CO2 R134a CO2 R134a Lưu lượng (kg/s) 0,00904 0,015 0,012 0,022 0,013 0,022
Công nén (kW) 0,378 0,36 0,516 0,616 0,481 0,55 Năng suất lạnh (kW) 2 2,467 2,64 3,36 2,86 3,51
Hệ số làm lạnh 5,3 6,8 5,1 5,5 5,9 6,3
COP 2,7 2,3 2,5
+ Đối với chu trình CO2, cơng nén cao hơn so với tính tốn lý thuyết, trường hợp 1 cao hơn 36,5%, trường hợp 2 cao hơn 27,2%. Đối với chu trình R134a, cơng nén ở trường hợp 1 cao hơn 71,1%, ở trường hợp 2 cao hơn 52,7%.
+ Hệ số làm lạnh của hệ thống trong trường hợp 1 thấp hơn 3,7%, tuy nhiên ở trường hợp 2 cao hơn 11,3%.
+ Năng suất lạnh thu được so với lý thuyết cao hơn, trong trường hợp 1 là 1,3 lần và trong trường hợp 2 là 1,4 lần.
+ Chỉ số COP trong trường hợp 1 thấp hơn 15% và trong trường hợp 2 thấp hơn hơn là 7,4%.
Đánh giá:
+ Với vị trí lắp đặt của thiết bị đo lưu lượng là ở sau dàn bay hơi và trước máy nén. Lượng môi chất đi ra khỏi van tiết lưu có vận tốc dịng chảy lớn hơn so với lý thuyết. Tuy nhiên, lượng môi chất đi qua thiết bị đo lưu lượng có sự chênh lệch khơng đáng kể một phần là do sai số của thiết bị đo lưu lượng tại thời điểm phòng đạt nhiệt độ yêu cầu.
+ Do lưu lượng môi chất từ dàn bay hơi đi về máy nén lớn hơn lưu lượng mơi chất đi qua máy nén do đó máy nén sẽ tốn công hơn để nén lượng môi chất, dẫn đến tốn thêm thời gian, làm ảnh hưởng đến chỉ số COP của hệ thống.
+ Năng suất lạnh của trường hợp 2 lớn hơn trường hợp 1. Do nhiệt độ bay hơi của tầng R134a giảm nên nhiệt độ ngưng tụ của môi chất CO2 cũng cao hơn nên năng suất lạnh cũng cao hơn.
Trang 67 + Độ quá nhiệt lớn làm gia tăng công nén máy nén R134a có thể làm ảnh hưởng tới tuổi thọ của máy nén, ảnh hưởng tới năng suất lạnh của hệ thống, đồng thời làm COP của hệ thống giảm.
+ Bộ trao đổi nhiệt làm việc tốt, hơi môi chất R134a đi vào bộ trao đổi nhiệt giải nhiệt tốt cho môi chất CO2 đạt được giá trị ngưng tụ thấp hơn tính tốn lý thuyết. + Ở cả 2 trường hợp, nhiệt độ phòng đều giảm từ nhiệt độ 29oC xuống -20oC. Tuy nhiên ở chế độ van tiết lưu 6 của trường hợp 2, nhiệt độ phòng giảm xuống nhanh hơn ở chế độ van tiết lưu 10 của trường hợp 1 là 40 phút và chỉ số COP cũng cao hơn trường hợp 1 là 1,09 lần cho nên vận hành hệ thống khi dùng van tiết lưu 6 sẽ giúp hệ thống hoạt động tốt hơn.
Trang 68