Chương 3. ĐÁNH GIÁ CẢI TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
3.2. Giới thiệu mô hình thực nghiệm
Mô hình thực nghiệm máy lạnh hấp thụ NH3/H2O sử dụng năng lượng mặt trời và nhiệt thải được giới thiệu trên hình 3.1.
Mô hình máy lạnh hấp thụ trên gồm các thiết bị chính sau:
3.2.1. Bình sinh hơi, tháp tinh luyện và thiết bị ngưng tụ hồi lưu
Các thiết bị gồm bình sinh hơi, tháp tinh luyện và thiết bị ngưng tụ hồi lưu được tổ hợp thành thiết bị thể hiện trên hình 3.2 và kích thước các thiết bị trình bày trong bảng 3.1.
Hình 3.1. Hình ảnh mô hình máy lạnh hấp thụ NH3/H2O sử dụng năng lượng mặt trời và khói thải
Phần hệ thống máy
lạnh
Bộ thu năng lượng Máy nổ tạo
khói thải
Buồng lạnh
40
Bảng 3.1. Kích thước của bình sinh hơi, tháp tinh luyện và thiết bị ngưng tụ hồi lưu Thiết bị Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Bình sinh hơi
Đường kính ngoài vỏ bình Dv 220 [mm]
Đường kính trong của ống d2 11,5 [mm]
Đường kính ngoài của ống d1 13 [mm]
Số ống song song z 2 [ống]
Vật liệu ống (Inox 304) o 16,2 [W/m.K]
Thiết bị ngưng tụ hồi lưu
Đường kính ngoài vỏ D2 150 [mm]
Đường kính trong vỏ D1 147 [mm]
Đường kính trong ống xoắn d2 100 [mm]
Đường kính ngoài ống xoắn d1 8,5 [mm]
Số ống song song (ống kép) z 2 [ống]
Vật liệu ống (Inox 304) o 16,2 [W/m.K]
Hình 3.2. Tổ hợp thiết bị bình sinh hơi, tháp tinh luyện và thiết bị ngưng tụ hồi lưu
715
N-ớc nóng vào N-íc nãng ra
Dung dịch loãng Dung dịch đậm đặc
bình sinh hơi và tháp tinh luyện tháp ng-ng
tụ hồi l-u
Làm mát vào
Làm mát ra Hơi N H3 vào dàn ng-ng tụ
41
Tổ hợp thiết bị này có cấu trúc liền khối với đặc điểm của từng thiết bị như sau:
- Bình sinh hơi: Tại bình sinh hơi nước gia nhiệt chảy trong ống trao đổi nhiệt còn dung dịch nồng độ cao chảy ngoài ống trao đổi nhiệt. Nước gia nhiệt truyền nhiệt cho dung dịch NH3/H2O nồng độ cao làm NH3 hóa hơi tách ra khỏi dung dịch.
Hơi NH3 sau khi tách ra (có lẫn một phần hơi nước) tiếp tục đi qua thiết bị tinh luyện và thiết bị ngưng tụ hồi lưu để trở thành hơi NH3 tinh khiết. Phần hơi nước tách ra trong quá trình trên được hồi lưu về bình sinh hơi;
- Trong tổ hợp này, bình sinh hơi là thiết bị trao đổi nhiệt dạng trụ đứng ống xoắn. Dung dịch NH3/H2O nồng độ cao đi vào bình sinh hơi từ phía trên của hệ thống màng rơi và tuần hoàn phía ngoài ống xoắn trở thành dung dịch nồng độ thấp ở phía đáy bình. Trong bình sinh hơi bố trí các vách ngăn để triệt tiêu dao động của dung dịch khi làm việc trong điều kiện rung lắc;
- Tháp tinh luyện là tổ hợp gồm nhiều tấm chắn so le có tác dụng tách hơi nước quấn theo hơi NH3 sau bình sinh hơi;
- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu là thiết bị trao đổi nhiệt dạng hình trụ ống xoắn.
Ống xoắn sẽ tách nước ngưng tụ ra khỏi hơi NH3 để đảm bảo hơi ra khỏi thiết bị này là NH3 tinh khiết;
- Để tránh tổn thất nhiệt, bình sinh hơi và tháp tinh luyện được bọc bảo ôn.
3.2.2. Bình hấp thụ
Tại bình hấp thụ, hơi NH3 từ dàn bay hơi về kết hợp với dung dịch NH3/H2O nồng độ thấp để tạo thành dung dịch NH3/H2O có nồng độ cao. Bình hấp thụ được thiết kế là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống vỏ nằm ngang có nước giải nhiệt tuần hoàn phía trong ống, dung dịch NH3/H2O chảy ngoài ống.
Bình hấp thụ kết nối với đường ống bằng các mặt bích, rất thuận lợi cho việc tháo lắp, sửa chữa và thay thế. Được cố định chắc chắn và ngâm trong nước giải nhiệt.
Thông số kích thước, hình ảnh của bình hấp thụ được trình bày trong bảng 3.2 và trên hình 3.3.
42 Bảng 3.2. Thông số kích thước bình hấp thụ
STT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Chiều cao bình H 0,47 [m]
2 Chiều rộng dàn W 0,4 [m]
3 Chiều sâu dàn D 0,095 [m]
4 Đường kính trong của ống d2 20,4 [mm]
5 Đường kính ngoài của ống d1 22 [mm]
6 Chiều dài một ống l 0,4 [m]
7 Vật liệu ống (Inox 304) o 16,2 [W/m.K]
3.2.3. Thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt, hơi môi chất đi vào thiết bị nhả nhiệt cho nước giải nhiệt chuyển động phía ngoài ngưng tụ thành lỏng. Trong mô hình, thiết bị ngưng tụ được thiết kế dạng ống xoắn, giải nhiệt bằng nước. Nước lưu động ngoài ống, môi chất lạnh ngưng tụ trong ống.
Các thông số kích thước và hình ảnh của thiết bị ngưng tụ được trình bày trên hình 3.4 và trong bảng 3.3.
Hình 3.3. Bản vẽ và hình ảnh bình hấp thụ
400
470
95
èng Inox D22 èng Inox D22
Mặt bích
470
500
43
Thiết bị ngưng tụ được kết nối vào hệ thống bằng các mặt bích, được cố định chắc chắn và ngâm trong nước giải nhiệt.
Bảng 3.3. Kích thước thiết bị ngưng tụ
STT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Chiều rộng dàn W 0,5 [m]
2 Chiều sâu dàn D 0,05 [m]
3 Chiều cao dàn phần trao đổi nhiệt H 0,29 [m]
4 Tổng số ống n 18 [ống]
5 Số hàng ống z 2 [hàng]
6 Tổng số ống trên 1 hàng m 9 [ống]
7 Đường kính trong của ống d1 8,5 [mm]
8 Đường kính ngoài của ống d2 10 [mm]
9 Chiều dài một ống l 0,4 [m]
10 Vật liệu ống (Inox 304) o 16,2 [W/m.K]
Hình 3.4. Bản vẽ và hình ảnh thiết bị ngưng tụ
290
340
785
Dàn ng-ng tụ
54
èng Inox D10 Khung dàn ng-ng
Mặt bích
44 3.2.4. Thiết bị bay hơi
Thiết bị bay hơi của mô hình MLHT sử dụng dàn bay hơi kiểu ống xoắn có cánh. Tại đây, môi chất lạnh ở trạng thái lỏng từ thiết bị hồi nhiệt về chuyển động trong ống xoắn, nhận nhiệt của không khí chuyển động ngoài ống làm môi chất sôi và bay hơi. Để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt giữa không khí và môi chất lạnh, ở buồng lạnh sử dụng thêm quạt.
Thông số kích thước và hình ảnh của thiết bị bay hơi được trình bày được ở trong bảng 3.4 và trên hình 3.5
Bảng 3.4. Kích thước thiết bị bay hơi
STT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Chiều rộng dàn W 0,8 [m]
2 Chiều sâu dàn D 0,06 [m]
3 Chiều cao dàn phần trao đổi nhiệt H 0,45 [m]
4 Tổng số ống n 30 [ống]
5 Số hàng ống z 2 [ống]
6 Tổng số ống trên 1 hàng M 15 [ống]
7 Đường kính trong của ống d1 8,5 [mm]
8 Đường kính ngoài của ống d2 10 [mm]
9 Chiều dài một ống l 0,78 [m]
10 Vật liệu Inox 304 o 16,2 [W/m.K]
11 Chiều dày cánh c 0,0008 [m]
12 Chiều cao cánh h 0,01 [m]
13 Tổng chiều dài ống L 22,3 [m]
45 3.2.5. Van tiết lưu
Trong hệ thống MLHT sử dụng hai van tiết lưu là van tiết lưu môi chất và van tiết lưu dung dịch. Hai van này có vai trò điều chỉnh lưu lượng và áp suất (phía cao áp và hạ áp) của hệ thống. Van tiết lưu sử dụng trong mô hình là van tiết lưu tay, được làm từ thép không rỉ, phù hợp với môi chất dùng trong hệ thống. Hình ảnh và cấu tạo của van tiết lưu tay được thể hiện trên hình 3.6.
Hình 3.5. Bản vẽ và hình ảnh dàn bay hơi
0
Cánh t?n nhi?t 450
60 800
Mặt bích
Mặt bích
450
Hình 3.6. Bản vẽ và hình ảnh van tiết lưu tay
Ra Thân van
Kim van Phớt cổ van
6 53
7 53 127
Mặt bích
Vào Tay van
46 3.2.6. Buồng làm lạnh
Buồng lạnh của máy lạnh hấp thụ có các đặc điểm sau:
Khung buồng lạnh được chế tạo bằng thép V20 x 20, với kích thước (dài x rộng x cao) = (1070 x 910 x 1055) [mm];
Vách của buồng lạnh được chế tạo từ xốp Polyurethan và tole nhôm;
Buồng lạnh được thiết kế có cửa để mở và đóng, được làm kín bằng lớp roăng đệm từ cao su.
Các thông số kích thước, hình ảnh của buồng lạnh được trình bày trong bảng 3.5 và trên hình 3.7
Bảng 3.5. Kích thước buồng lạnh
STT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Chiều rộng ngoài buồng lạnh W 0,65 [m]
2 Chiều dài ngoài buồng lạnh L 0,89 [m]
3 Chiều cao ngoài buồng lạnh H 0,985 [m]
4 Chiều dày của lớp cách nhiệt cn 0,14 [m]
5 Chiều rộng cánh của Wc 0,6 [m]
6 Chiều dày cánh cửa c 0,07 [m]
7 Bọt xốp Polyurethan o 0,023 [W/m.K]
Hình 3.7. Bản vẽ buồng lạnh của MLHT
Mặt trước 845 Mặt trên
47 3.2.7. Bơm dung dịch
Bơm dung dịch có tác dụng bơm dung dịch NH3/H2O nồng độ cao từ bình hấp thụ lên bình sinh hơi. Máy lạnh hấp thụ sử dụng bơm không bị ăn mòn bởi dung dịch NH3/H2O, có tỉ số tăng áp cao (Pk/P0 >5).
Hình ảnh của bơm dung dịch được thể hiện ở hình 3.8. Mô hình sử dụng bơm Headon HF-9200, Hàn Quốc có những đặc tính kỹ thuật sau:
Cột áp đầu đẩy: PB = 360 [Psi]
Lưu lượng bơm: QB = 3.10-3 [kg/s]
Nguồn điện DC: 36 [V]