Các điểm trạng thái được trình bày trên đồ thị i-C cho máy lạnh hấp thụ thiết kế. Quá trình 6-7-8 thể hiện mạch dung dịch lỗng. Q trình 2-3-4 thể hiện mạch dung dịch đậm đặc. Quá trình 10-11-12-13-1 thể hiện mạch làm lạnh của dòng hơi NH3gần tinh khiết. Điểm 5 của hơi NH3rời khỏi bình sinh hơi kéo theo nhiều hơi nước sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống. Lượng hơi nước bị kéo theo cần phải được tách ra khỏi hơi NH3nhờ ống chiết tách. Vì thế, hầu hết lượng hơi nước trong hỗn hợp được tách ra nhờ sự làm mát và ngưng tụ, sau đó trở lại bình sinh hơi ở trạng thái 9. Kết quả là dòng hơi NH3ở trạng thái 10 gần tinh khiết đi vào bình ngưng.
2.1.3 Thông sốnhiệt động
2.1.3.1 Môi chất lạnh NH3[78]
Cân bằng áp suất và nhiệt độ ở trạng thái bão hịa (2 pha) có quan hệ theo phương trình: (2.1) EntanpycủaNH3ở trạng thái lỏng bão hịa và hơi bão hịa là các phương trình theo nhiệt độ:
(2.2) (2.3)
2.1.3.2 Dung dịch NH3-H2O [79]:
Phần dưới đây trình bày một số cơng thức tính tốn các thơng số nhiệt động – nhiệt vật lý của dung dịch NH3-H2O do A.A.Zatorski đề nghị.
Nhiệt độ sơi
Cơng thức (3.50) dưới đây trình bày các cách xác định nhiệt độ sơi T (K) của dung dịch NH3-H2O ở nồng độcvà áp suất p(bar):
(2.4)
Trong các công thức dưới đây, đơn vị củaentanpy, nhiệt độ và áp suất lần lượt là kJ/kg, K và bar.
i’, i’’–entanpycủa dung dịch lỏng (ở nồng độ c, nhiệt độ T và áp suất p) và entanpycủa hơi bay ra từ dung dịch đó khi sơi.
iNH3, iVNH3–entanpycủa NH3lỏng và NH3hơi ứng với nhiệt độ T và áp suất p.
iH2O, iVH2O –entanpycủa nước và hơi nước ứng với nhiệt độ T và áp suất p.
qt– nhiệt lượng hòa trộn, kJ/kg
cv– nồng độ của hơi bay ra từ dung dịch NH3-H2O đang sơi Ta có:
(2.5) (2.6)
Nồng độ của hơi
Công thức xác định nồng độ của hơi bay ra từ dung dịch lỏng sôi ở nồng độ c, áp suất p (bar) và nhiệt độ T(K):
(2.7) Trong đó:
Nhiệt dung riêng của dung dịch
Nhiệt dung riêng cp(kJ/kg.độ) của dung dịch ở nồng độ c, nhiệt độ T (K) và áp suất p (bar) được tính nhưsau:
(2.8)
Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch
Hệ số dẫn nhiệtl[W/(m.độ)]của dung dịch được tính trên cơ sở hệ số dẫn nhiệtlNH3 và lH2O. Gọi c là nồng độ và t (oC) là nhiệt độ của dung dịch ta có:
(2.9) Trong đó:
Các ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt-truyền chất
2.2.1 Ảnh hưởng của kết cấu bình hấp thụ
Kết cấu bình hấp thụ phải thỏa mãn yêu cầu tương tác qua lại của 3 thành phần chính là: (1) dịng dung dịch lỗng đến từ bình sinh hơi, (2) dịng hơi ammomia đến từ bình bay hơi, (3) cách bố trí các ống giải nhiệt/ chiều chuyển động của nước giải nhiệt.
Dịng dung dịch lỗng NH3-H2O tạomàngxung quanh các ống của cáchàngống song song, hơi NH3đi xuyên qua các hàngống từ dưới lên ngược chiều với dịng dung dịch lỗng [35], [41], [42], [62]. Dung dịch NH3 chảy xuống từ phía trên của bình hấp thụ kiểumàngdạng tấm, hơi NH3và nước giải nhiệt chảy từ phía dưới lên [33], [60].
Sự phân phối dung dịch loãng phải đồng đều. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đều chỉ ra rằng vấn đề phân phối dung dịch có thể dẫn đến sự tận dụng khơng hết diện tích bề mặt giải nhiệt sẵng có [35]. Máng phân phối gồm 4 hàng 75 lỗ/hàng có bước lỗ là 30x3,8mm được gắn vịi phun đường kính ngồi 1,5mm (300 vịi) sẽ phân phối dung dịch loãng lênhàngống đầu tiên củachùmống[37].
Tăng hệ số truyền nhiệt hoặc tăng diện tích giải nhiệt. Hiệu suất hấp thụ tăng nhờ vào sự tăng hệ số tỏa nhiệt phía dung dịch nhờ vào sự phân phối dung dịch và bề mặt giải nhiệt ướt đều [35]. Sự tiếp xúc lỏng-hơi làm giảm các trở lực truyền nhiệt-truyền chất nên cần phải thiết kế bình hấp thụ có cấu trúc hình học cực kỳ nhỏ gọn. Khái niệm trên được áp dụng và nhận được các hệ số truyền nhiệt cực kỳ cao[42], [58], [61], [62]. Nghiên cứu này tập trung vào bình hấp thụ kiểu màng dung dịch NH3-H2O chảy trên chùm ống bố trí song song gồm 6 hàng, 28 hàng ống nước giải nhiệt, hàngống phân phối dung dịch loãng ở trên cùng, hàngống phân phối hơi phía đáy của bìnhhấp thụ hình hộp chữ nhật. Khoảng cách giữa các ống Φ9,6mmtheo chiều dọc tối ưu là 20mm;
bước ngang 13mm.