Luận văn Nghiên cứu các giải pháp sử dụng máy lạnh hấp thụ hiệu quả
1.1 Đặt Vấn Đề
Từ hàng ngàn năm trước, con người đã biết sử dụng băng tuyết để bảo quản
thực phẩm và kỹ thuật làm lạnh tự nhiên này được sử dụng đến tận đầu thế kỷ 18.
Năm 1834, chiếc máy lạnh đầu tiên của thế giới được chế tạo bởi nhà khoa học
Jacop Perskin đã đánh dấu bước tiến mới của con người trong kỹ thuật làm lạnh, đó
là kỹ thuật làm lạnh nhân tạo. Kể từ đó, kỹ thuật làm lạnh này không ngừng được
nghiên cứu, phát triển và máy lạnh không còn chỉ dùng để bảo quản thực phẩm.
Đã có nhiều loại máy lạnh được phát minh và chế tạo như: máy lạnh nén hơi,
máy lạnh hấp thụ, máy lạnh ejector, máy lạnh nhiệt điện. trong đó, đáng chú ý nhất
là loại máy lạnh nén hơi. Máy lạnh nén hơi hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng
qúa trình sôi, hóa hơi và quá trình ngưng tụ của một loại chất lỏng (tác nhân lạnh)
để nhận nhiệt lượng từ đối tượng cần được làm lạnh và nhả ra môi trường bên ngoài
với năng lượng cấp vào cho chu trình làm việc là cơ năng. Với rất nhiều ưu điểm
như: hệ số COP (hệ số làm lạnh) cao, kết cấu nhỏ gọn, làm việc tin cậy, giá thành
thấp, phạm vi áp dụng rộng máy lạnh nén hơi là loại máy lạnh được chế tạo và sử
dụng phổ biến nhất so với các loại còn lại.
Tuy nhiên, thế giới hiện tại đang đối mặt với hai vấn đề lớn, ô nhiễm môi
trường sống và nguồn dầu mỏ đang cạn kiệt, mà máy lạnh nén hơi là một trong
những yếu tố làm tăng tính nghiêm trọng của hai vấn đề này. Đa số các tác nhân
lạnh (chất CFC và HCFC) đang được sử dụng trong máy lạnh nén hơi có tác hại phá
hủy tầng ozone và gây hiệu ứng nhà kính; năng lượng hoạt động (cơ năng) của máy
lạnh phần lớn bắt nguồn từ dầu mỏ và việc tiêu thụ dầu mỏ sản sinh ra các khí gây
hiệu ứng nhà kính. Vì thế, con người đang phải cân nhắc lại khả năng ứng dụng của
máy lạnh nén hơi.
Có những biện pháp đang được thực hiện nhằm giảm thiểu tác hại của việc sử
dụng máy lạnh như: thay tác nhân lạnh là chất CFC bằng chất HFC; hạn chế sử
dụng dầu mỏ bằng cách chuyển sang sử dụng các dạng năng lượng khác như năng
lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng nước Tuy nhiên, các biện pháp trênHUTECH
2
không thể được thực hiện một cách có hiệu quả trong một sớm một chiều.
Trong bối cảnh đó, máy lạnh hấp thụ trở thành một trong những giải pháp rất
hiệu quả giúp giải quyết các vấn đề mà máy lạnh nén hơi gặp phải. Về nguyên lý
hoạt động, máy lạnh hấp thụ cũng sử dụng qúa trình sôi, hóa hơi và quá trình ngưng
tụ của tác nhân lạnh để nhận nhiệt lượng từ vật cần làm lạnh và thải ra môi trường,
tuy nhiên, năng lượng cấp vào chu trình làm việc lại là nhiệt năng. Máy lạnh hấp
thụ có hai ưu điểm lớn là tác nhân lạnh không gây tác hại đối với môi trường và
nhiệt lượng cấp vào máy lạnh hấp thụ có thể lấy từ nguồn nhiệt thải như khí xả của
động cơ diesel, khí xả của các lò luyện kim, nước làm mát động cơ từ năng lượng
mặt trời, từ việc đốt các loại nhiên liệu như trấu, than bùn.
Thực tế, máy lạnh hấp thụ đã được phát minh từ năm 1858 bởi nhà khoa học
người Pháp Ferdinand Carré nhưng đã không cạnh tranh nổi với máy lạnh nén hơi
do có nhược điểm kích thước lớn và hệ số làm lạnh thấp. Tuy nhiên, với những ưu
điểm sẵn có cộng sự tiến bộ của con người trong kỹ thuật chế tạo và vật liệu, ngày
nay, máy lạnh hấp thụ được sản xuất rộng rãi và từng bước cạnh tranh với máy lạnh
nén hơi trong cả hai lĩnh vực làm lạnh và điều hòa không khí.
Ở Việt Nam, máy lạnh hấp thụ chỉ được nhập khẩu và sử dụng rất hạn chế.
Như đã nói, máy lạ nh hấp thụ có thể hoạt động với nguồn nhiệt như năng lượng mặt
trời, khí xả từ các động cơ diesel, nước làm mát động cơ Vì t hế, mục tiêu mà đề
tài hướng đến là xây dựng cơ sở lý thuyết tí nh toán, thiết kế máy lạnh hấp thụ hoạt
động bằng năng lượng mặt trời cho căn hộ cao cấp.
Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm nền tảng cho việc tính toán hệ thống
điều hòa không khí dạng hấp thụ sử dụng cho hộ gia đình
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu các giải pháp sử dụng máy lạnh hấp thụ hiệu quả
HU TE CH i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên thực hiện Luận văn (Ký và ghi rõ họ tên) TRẦN TRUNG KIÊN HU TE CH ii LỜI CÁM ƠN , các anh chị, bạn bè : trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ . - Bùi Xuân Lâm . Tất cả người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận văn. Trần Trung Kiên HU TE CH iii TÓM TẮT Với hai ưu điểm lớn là có thể hoạt động bằng những nguồn nhiệt thải, năng lượng mặt trời và môi chất làm việc không gây tác hại đối với môi trường, máy lạnh hấp thụ ngày càng được sử dụng phổ biến. Con người đã biết thay thế từ máy nước nóng dùng điện sang dùng năng lượng mặt trời để tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường, thực tế cho thấy hiện nay hầu hết các căn hộ cao cấp đều lắp các máy nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời . Vì vậy ý tưởng thay thế máy lạnh dùng điện sang dùng năng lượng mặt trời là có thể khả thi. Với ý tưởng đó, luận văn này tập trung nghiên cứu các vấn đề sau: Kết cấu và nguyên lý hoạt động của máy lạnh hấp thụ và so sánh với các loại máy lạnh khác. Các nguồn năng lượng sử dụng máy lạnh hấp thụ: phân t ích hiệu quả, kết cấu hệ thống. Đề xuất mô hình máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời cho căn hộ. Tính toán thiết kế sơ bộ máy lạnh hấp thụ H 2 So sánh hiệu quả kinh tế máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời với máy lạnh dùng điện cho căn hộ cao cấp. O/LiBr làm hệ thống điều hòa trung tâm cho căn hộ cao cấp. HU TE CH iv ABSTRACT Compared to other types of refrigerators, absorption refrigerators show big advantages such as the required energy sources can be exhausted gas or solar energy and almost no environment pollution as a result. Recently, many types of water heaters used for houses and offices are using solar energy. Therefore, it is feasible to use the solar energy for absorption refrigerators. This project investigates the following problems: Analyze the structure and the operating principles of absorption refrigerators, and compare to other types of refrigerators. Analyze the efficiency of different power sources using for the absorption refrigerators. Propose the model of the absorption refrigerator using for house (with solar power as the power source). Calculate, design H2 Compare the economic efficiency of solar power refrigerator and electricity power refrigerator. O/LiBr absorption refrigerator for the central air conditioning system for a luxury apartment. HU TE CH v 9. Danh mục các từ viết tắt 10. Danh mục các bảng 2.1 Bảng các giá trị của hệ số aij 2.2 Bảng các giá trị của hệ số a [ Entanpi của dung dịch ] ij 2.3 Bảng các giá trị của hệ số a [ Khối lượng riêng của dung dịch ] ij 2.4 Bảng các giá trị của hệ số a [ Entanpi của tác nhân lạnh ] ij 2.5 Bảng các giá trị của hệ số a [ Nhiệt độ bão hòa của tác nhân lạnh ] ij 2.6 Bảng các giá trị của hệ số bậc biến [ Nồng độ của dung dịch ] 3.1 Giá trị các thông số của các trạng thái đặt trưng. 3.2 Bảng thông số bức xạ mặt trời các vùng trên thế giới. 3.3 Bảng thông số bức xạ mặt trời tại thành phố Hồ Chí Minh 3.4 Bảng thông số bức xạ mặt trời tại Hà Nội. 11. Danh mục các biểu đồ, đồ thị, sơ đồ, hình ảnh 1.1 Máy lạnh hấp thụ của hãng Broad 1.2 Máy lạnh hấp thụ của hãng TRANE 1.3 Máy lạnh hấp thụ của hãng DAIKIN 1.4 Máy lạnh hấp thụ của hãng McQuay 1.5 Máy lạnh hấp thụ của hãng YORK 2.1 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ một cấp 2.3 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ hai cấp 2.4 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ ba cấp 2.5 Chu trình máy lạnh hấp thụ một cấp trên đồ thị Dühring “Entanpi - Nhiệt độ - Nồng độ” HU TE CH vi 2.6 Chu trình máy lạnh hấp thụ một cấp trên đồ thị Dühring “Áp suất - nhiệt độ - nồng độ” 2.7 Bình phát sinh. 2.8 Bình ngưng tụ 2.9 Bình bay hơi. 2.10 Bình hấp thụ 2.11 Bình hồi nhiệt 3.1 Chu trình máy lạnh hấp thụ trên đồ thị log p – T và đồ thị i – c 3.2 Các bảng số liệu về các tính chất nhiệt động và các bảng về các thông số nhiệt vật lý của dung dịch H2O/LiBr HU TE CH 1 Chương 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt Vấn Đề Từ hàng ngàn năm trước, con người đã biết sử dụng băng tuyết để bảo quản thực phẩm và kỹ thuật làm lạnh tự nhiên này được sử dụng đến tận đầu thế kỷ 18. Năm 1834, chiếc máy lạnh đầu tiên của thế giới được chế tạo bởi nhà khoa học Jacop Perskin đã đánh dấu bước tiến mới của con người trong kỹ thuật làm lạnh, đó là kỹ thuật làm lạnh nhân tạo. Kể từ đó, kỹ thuật làm lạnh này không ngừng được nghiên cứu, phát triển và máy lạnh không còn chỉ dùng để bảo quản thực phẩm. Đã có nhiều loại máy lạnh được phát minh và chế tạo như: máy lạnh nén hơi, máy lạnh hấp thụ, máy lạnh ejector, máy lạnh nhiệt điện... trong đó, đáng chú ý nhất là loại máy lạnh nén hơi. Máy lạnh nén hơi hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng qúa trình sôi, hóa hơi và quá trình ngưng tụ của một loại chất lỏng (tác nhân lạnh) để nhận nhiệt lượng từ đối tượng cần được làm lạnh và nhả ra môi trường bên ngoài với năng lượng cấp vào cho chu trình làm việc là cơ năng. Với rất nhiều ưu điểm như: hệ số COP (hệ số làm lạnh) cao, kết cấu nhỏ gọn, làm việc tin cậy, giá thành thấp, phạm vi áp dụng rộng máy lạnh nén hơi là loại máy lạnh được chế tạo và sử dụng phổ biến nhất so với các loại còn lại. Tuy nhiên, thế giới hiện tại đang đối mặt với hai vấn đề lớn, ô nhiễm môi trường sống và nguồn dầu mỏ đang cạn kiệt, mà máy lạnh nén hơi là một trong những yếu tố làm tăng tính nghiêm trọng của hai vấn đề này. Đa số các tác nhân lạnh (chất CFC và HCFC) đang được sử dụng trong máy lạnh nén hơi có tác hại phá hủy tầng ozone và gây hiệu ứng nhà kính; năng lượng hoạt động (cơ năng) của máy lạnh phần lớn bắt nguồn từ dầu mỏ và việc tiêu thụ dầu mỏ sản sinh ra các khí gây hiệu ứng nhà kính. Vì thế, con người đang phải cân nhắc lại khả năng ứng dụng của máy lạnh nén hơi. Có những biện pháp đang được thực hiện nhằm giảm thiểu tác hại của việc sử dụng máy lạnh như: thay tác nhân lạnh là chất CFC bằng chất HFC; hạn chế sử dụng dầu mỏ bằng cách chuyển sang sử dụng các dạng năng lượng khác như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng nước Tuy nhiên, các biện pháp trên HU TE CH 2 không thể được thực hiện một cách có hiệu quả trong một sớm một chiều. Trong bối cảnh đó, máy lạnh hấp thụ trở thành một trong những giải pháp rất hiệu quả giúp giải quyết các vấn đề mà máy lạnh nén hơi gặp phải. Về nguyên lý hoạt động, máy lạnh hấp thụ cũng sử dụng qúa trình sôi, hóa hơi và quá trình ngưng tụ của tác nhân lạnh để nhận nhiệt lượng từ vật cần làm lạnh và thải ra môi trường, tuy nhiên, năng lượng cấp vào chu trình làm việc lại là nhiệt năng. Máy lạnh hấp thụ có hai ưu điểm lớn là tác nhân lạnh không gây tác hại đối với môi trường và nhiệt lượng cấp vào máy lạnh hấp thụ có thể lấy từ nguồn nhiệt thải như khí xả của động cơ diesel, khí xả của các lò luyện kim, nước làm mát động cơ từ năng lượng mặt trời, từ việc đốt các loại nhiên liệu như trấu, than bùn... Thực tế, máy lạnh hấp thụ đã được phát minh từ năm 1858 bởi nhà khoa học người Pháp Ferdinand Carré nhưng đã không cạnh tranh nổi với máy lạnh nén hơi do có nhược điểm kích thước lớn và hệ số làm lạnh thấp. Tuy nhiên, với những ưu điểm sẵn có cộng sự tiến bộ của con người trong kỹ thuật chế tạo và vật liệu, ngày nay, máy lạnh hấp thụ được sản xuất rộng rãi và từng bước cạnh tranh với máy lạnh nén hơi trong cả hai lĩnh vực làm lạnh và điều hòa không khí. Ở Việt Nam, máy lạnh hấp thụ chỉ được nhập khẩu và sử dụng rất hạn chế. Như đã nói, máy lạ nh hấp thụ có thể hoạt động với nguồn nhiệt như năng lượng mặt trời, khí xả từ các động cơ diesel, nước làm mát động cơ Vì t hế, mục tiêu mà đề tài hướng đến là xây dựng cơ sở lý thuyết tí nh toán, thiết kế máy lạnh hấp thụ hoạt động bằng năng lượng mặt trời cho căn hộ cao cấp. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm nền tảng cho việc tính toán hệ thống điều hòa không khí dạng hấp thụ sử dụng cho hộ gia đình 1.2 Đối tượng nghiên cứu của đề tài Hiện nay hầu hết các hệ thống lạnh sử dụng trong công nghiệp cũng như dân dụng đều là kiểu nén hơi. Hàng năm, các hệ thống này tiêu tốn một chi phí rất lớn cho năng lượng hoạt động và có nguy cơ gây ra nhiều tác động xấu đến môi trường. Với hai ưu điểm lớn là có thể hoạt động bằng nguồn nhiệt từ mặt trời và môi chất làm việc không gây tác hại đến môi trường, máy lạnh hấp thụ rất thích hợp thay HU TE CH 3 thế các máy lạnh nén hơi làm hệ thống điều hòa trung tâm cho các tòa nhà hoặc ít nhất là chạy song song với máy lạnh nén hơi để tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Vì thế, đối tượng mà đề tài này muốn nghiên cứu là máy lạnh hấp thụ hoạt động bằng nguồn nhiệt từ mặt trời cho căn hộ cao cấp 1.3 Mục tiêu của đề tài Mục tiêu mà đề tài này hướng đến là xây dựng thành công một phần cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế máy lạnh hấp thụ hoạt động bằng năng lượng mặt trời dùng với mục đích điều hòa không khí cho căn hộ cao cấp. Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài, tiến đến nghiên cứu chế tạo máy lạnh hấp thụ sử dụng trong công nghiệp cũng như dân dụng, góp phần cải thiện môi trường s ống của con người, tiết kiệm năng lượng và thương mại hóa thiết bị. 1.4 Tính cấp thiết và tầm quan trọng của đề tài Máy lạnh hấp thụ đã được nghiên cứu, chế tạo và thương mại hóa từ lâu ở các nước như Mỹ, Trung Quốc, Hàn Quốc, Nhật BảnỞ nước ta, số lượng các công trình nghiên cứu về máy lạnh hấp thụ còn rất hạn chế, các máy lạnh hấp thụ được chế tạo chủ yếu với mục đích thí nghiệm, nghiên cứu chứ chưa có một đơn vị nào có khả năng chế tạo máy lạnh hấp thụ với mục đích thương mại. Đây là sự thua thiệt của chúng ta so với các nước. Kết quả nghiên cứu của đề tài cộng với các công trình nghiên cứu khác của các nhà khoa học trong nước sẽ là nền tảng cho ngành chế tạo máy lạnh hấp thụ trong tương lai của nước ta, giúp Việt Nam theo kịp xu hướng phát triển của thế giới. 1.5 Tình hình nghiên cứu trong nước và trên thế giới 1.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về máy lạnh hấp thụ như: 1. Đề tài KH và CN cấp nhà nước “Nghiên cứu lựa chọn quy trình công nghệ, thiết kế, chế tạo một số thiết bị lạnh sử dụng nguồn năng lượng rẻ tiền tại địa phương để phục vụ sản xuất và đời sống” của PGS.TS Trần Thanh Kỳ, trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. HU TE CH 4 Với đề tài này, PGS.TS Trần Thanh Kỳ đã nghiên cứu và chế tạo thành công máy lạnh hấp thụ NH3/H2O d ... máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr sử dụng năng lượng mặt trời trong thực tế cho căn hộ, dần dần HU TE CH 59 thuơng mại hóa sản phẩm. Dự báo khả năng sử dụng máy lạnh hấp thụ năng lượng cho các vùng miền trên cả nước. HU TE CH 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Lê Chí Hiệp (2008), Máy lạnh hấp thụ trong kỹ thuật ñiều hòa không khí, NXB ðại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. [2]. Lê Chí Hiệp (2001), Kỹ thuật ñiều hòa không khí, NXB Khoa học và Kỹ thuật. [3]. Nguyễn ðức Lợi, Phạm Văn Tùy (1996), Bài tập kỹ thuật lạnh, NXB Giáo dục. [4]. Nguyễn ðức Lợi (2008), Giáo trình thiết kế hệ thống lạnh, NXB Giáo dục. [5]. Hoàng An Quốc (2004), Xây dựng phần mềm thiết kế máy lạnh hấp thụ H2O- LiBr, Luận văn Thạc sĩ. [6]. Hoàng ðình Tín, Lê Chí Hiệp (1997), Nhiệt ñộng lực học kỹ thuật, NXB Khoa học và Kỹ thuật. [7]. R. Palacios Bereche, R. Gonzales Palomino, S. A. Nebra1, Thermoeconomic analysis of a single and double-effect H2O/LiBr absorption refrigeration System, Interdisciplinary Centre of Energy Planning, University of Campinas - UNICAMP, Campinas, Brazil. [8]. [9]. Absorption chiller. [10]. A review of absorption refrigeration technologies. [11]. Absorption refrigeration. [12]. Absorption chiller. [26]. Absorption chiller. CÁC BẢNG SỐ LIỆU VỀ CÁC TÍNH CHẤT NHIỆT ðỘNG VÀ CÁC BẢNG VỀ CÁC THÔNG SỐ NHIỆT VẬT LÝ CỦA DUNG DỊCH H2O/LiBr ( Nguồn từ sách Lê Chí Hiệp (2008), Máy lạnh hấp thụ trong kỹ thuật ñiều hòa không khí, NXB ðại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. ) HU TE CH HU TE CH HU TE CH HU TE CH HU TE CH HU TE CH HU TE CH HU TE CH HU TE CH HU TE CH HU TE CH ðồ thị lgP – 1/T của dung dịch H2O/LiBr HU TE CH ðồ thị cân bằng của dung dịch H2O/LiBr HU TE CH HU TE CH HU TE CH BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG MÁY LẠNH HẤP THỤ HIỆU QUẢ. GVDH: PGS,TS. Bùi Xuân Lâm HVTH : Trần Trung Kiên LỚP : SMD01(2010-2012) HU TE CH NỘI DUNG TRÌNH BÀY 1. Tổng quan đề tài 2. Giới thiệu máy lạnh hấp thụ 3. Tính toán thiết kế hệ thống lạnh hấp thụ cho căn hộ 4. So sánh máy lạnh hấp thụ với máy lạnh thông thuờng dùng điện 5. Kết luận. HU TE CH 1.GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI • Nhu cầu sử dụng băng tuyết để bảo quản thực phẩm HU TE CH Máy lạnh ra đời. HU TE CH Tuy nhiên, thế giới hiện tại đang đối mặt với hai vấn đề lớn: biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường sống và nguồn năng lượng dầu mỏ đang cạn kiệt. HU TE CH Máy lạnh nén hơi là một trong những yếu tố làm tăng tính nghiêm trọng của hai vấn đề này. HU TE CH Có nhiều giải pháp được nghiên cứu và ứng dụng: 1. Sử dụng năng lượng gió: HU TE CH Có nhiều giải pháp được nghiên cứu và ứng dụng: 2. Sử dụng năng lượng sóng biển: HU TE CH Có nhiều giải pháp được nghiên cứu và ứng dụng: 3. Sử dụng năng lượng mặt trời: HU TE CH Có nhiều giải pháp được nghiên cứu và ứng dụng: 4. Sử dụng năng lượng địa điện: HU TE CH 5. Và máy lạnh hấp thụ là một trong những giải pháp rất hiệu quả giúp giải quyết các vấn đề trên. Với hai ưu điểm lớn là tác nhân lạnh không gây tác hại đối với môi trường và nhiệt lượng cấp vào có thể lấy từ nguồn nhiệt thải, năng lượng mặt trời. HU TE CH Máy gia nhiệt/ máy làm lạnh hấp thụ Bromua Liti trực tiếp từ ngọn lửa Năng suất làm lạnh: 100- 2000 USRT. Công suất nhiệt: 24- 480 104Kcal/h HU TE CH Máy làm lạnh hấp thụ Bromua Liti, vận hành bằng khí thải. HU TE CH Máy làm lạnh hấp thụ Bromua Liti bằng nước nóng HU TE CH Con người đã biết thay thế từ máy nước nóng dùng điện sang dùng năng lượng mặt trời để tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường. Vì vậy ý tưởng thay thế máy lạnh dùng điện sang dùng năng lượng mặt trời là có thể khả thi. HU TE CH Giới thiệu máy lạnh hấp thụ NHIỆT ĐỘ CAO NHIỆT ĐỘ THẤP QUY LUẬT TỰ NHIÊN CAN THIỆP KỸ THUẬT MÁY LẠNH NĂNG LƯỢNGCƠ NĂNG NHIỆT NĂNG MÁY LẠNH NÉN HƠI MÁY LẠNH HẤP THỤ HU TE CH Giới thiệu máy lạnh hấp thụ • Máy lạnh hấp thụ là máy lạnh sử dụng năng lượng dạng nhiệt để hoạt động. • Máy lạnh hấp thụ có các bộ phận ngưng tụ, tiết lưu và bay hơi giống máy lạnh nén hơi. Riêng máy nén hơi được thay bằng một hệ thống bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch. • Hệ thống thiết bị này chạy bằng nhiệt năng thực hiện chức năng như máy nén cơ là “hút” hơi sinh ra từ bình bay hơi và “nén” lên áp suất cao đẩy qua bình ngưng tụ. HU TE CH Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ HU TE CH • Để đánh giá hiệu qủa làm việc của máy lạnh hấp thụ người ta sử dụng hệ số COP. Hệ số COP được tính như sau: • Qg : nhiệt lượng nhận từ nguồn nóng tại bình phát sinh • Qe : nhiệt lượng tác nhân lạnh lỏng thấp áp nhận được để hóa hơi và tạo ra tác dụng làm lạnh tại bình bay hơi. HU TE CH Phân loại máy lạnh hấp thụ 1. Máy lạnh hấp thụ một cấp HU TE CH 2. Máy lạnh hấp thụ hai cấp HU TE CH 3. Máy lạnh hấp thụ ba cấp HU TE CH Tính toán thiết kế hệ thống lạnh hấp thụ cho căn hộ HU TE CH Mặt bằng cung cấp lạnh HU TE CH 3.1 Nhu cầu phụ tải lạnh cho căn hộ • Căn hộ mà ta đang xét (bản vẽ thiết kế) cần cung cấp lạnh cho 3 phòng ngủ có cùng kích thuớc là 4300 x 2800 (mm2). Mỗi phòng ta chọn 1 máy lạnh có công suất là 1HP tương đương 0.75 Kw. • Vậy tổng công suất cần cho 3 phòng ngủ là: Qe = 2.25Kw HU TE CH 3.2 Lựa chọn các thông số • Chọn nhiệt độ nước nóng gia nhiệt vào máy lạnh là: tgw1 = 100(0C). • Chọn nhiệt độ nước nóng gia nhiệt ra khỏi máy lạnh là: • Chọn nhiệt độ nhiệt độ nước làm mát đi vào bình hấp thụ là: 27,2(0C). • Chọn nhiệt độ nhiệt độ nước làm mát đi ra bình hấp thụ là: HU TE CH • Với ứng dụng điều hòa không khí, nhiệt độ của chất tải lạnh ra khỏi máy lạnh hấp thụ tốt nhất là: • Chọn nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh trong bình bay hơi: • Tra bảng ta được áp suất ngưng tụ của tác nhân lạnh trong bình ngưng là: P0 =0,008439(bar) • Do đường nước làm mát được bố trí theo kiểu nối tiếp, nước làm mát ra khỏi bình hấp thụ sẽ đi vào bình ngưng tụ nên nhiệt độ nước làm mát đi vào bình ngưng tụ là: HU TE CH • Chọn nhiệt độ nước làm mát ra khỏi bình ngưng tụ là: • Chọn nhiệt độ ngưng tụ của hơi tác nhân lạnh trong bình ngưng là: • Tra bảng nước và hơi nước bão hòa ta được áp xuất ngưng tụ của tác nhân lạnh trong bình ngưng tụ là: PK =0,07375(bar). HU TE CH 3.3 Xác định các điểm nút của chu trình Sau khi tính toán ta có bảng tổng hợp sau: HU TE CH ` ` 1 t=75,550C P=0,07375 bar C=55,54% i=169,2389 kJ/kg 7 t=650C P= 0,07375 bar C=55,54% i= 147,6971 kJ/kg 6 t=950C P= 0,07375 bar C=64,90% i= 242,8047 kJ/kg 5 t= - 0C P= 0,07375 bar C=64,90% i= 173,844kJ/kg 4 t=360C P= 0,008439bar C=55,54% i= 88,6816kJ/kg 3’’ t=40C P= 0,008439bar C= 0 % i= 2508,196kJ/kg 3’ t=40C P= 0,008439bar C= 0 % i= 167,50kJ/kg 3 t=40C P= 0,008439bar C= 0 % i= 167,50kJ/kg 2’ t=400C P= 0,07375 bar C= 0 % i= 167,50 kJ/kg 2 t= 85,60 0C P= 0,07375 bar C= 0 % i= 2660,64 kJ/kg HU TE CH Tính toán phụ tải cho các thiết bị • Lưu lượng tác nhân lạnh đi qua bình bay hơi: • Lưu lượng dung dịch loãng đi vào bình phát sinh: • Lưu lượng dung dịch đậm đặc ra khỏi bình phát sinh: HU TE CH • Nhiệt lượng cần thiết cấp cho dung dịch tại bình phát sinh là: • Nhiệt lượng mà hơi nước tỏa ra trong quá trình ngưng tụ tại bình ngưng là: • Theo dữ liệu ban đầu ta có: • Nhiệt lượng dung dịch nhả ra cho nước làm mát tại bình hấp thụ là: • Nhiệt lượng trao đổi giữa dung dịch loãng và dung dịch đậm đặc tại bình hồi nhiệt HU TE CH 3.5 Kiểm tra đápứng từ môi trường. HU TE CH • Dựa vào bảng thông số trên ta thấy thời điểm vào khoảng tháng 8 => tháng 10 có thông số bức xạ nhỏ nhất vì đây đang là mùa mưa. Ta chọn bức xạ mặt trời tại thành phố Hồ chí Minh trung bình trong ngày là: Qs = 4.57 kWh/m2/d. • Chọn hiệu suất hấp thụ bức xạ nhiệt của collector dạng ống là η = 0.702 • Diện tích mái nhà: Sm = 9.2 x 8 = 73.6 m2 • Hệ thống collector dạng ống hấp thụ năng lượng mặt trời được phân bố một phần mái nhà có diện tích Sc = 25 m2 HU TE CH • Tổng năng lượng Collector nhận được trong ngày. Qc = Qs x Sc x η = 4.57 x 25 x 0.702 = 80.2 kWh. • Nhiệt lượng cần thiết cấp cho dung dịch tại bình phát sinh là: Qg = 2.957 kW • Năng lượng cần thiết để máy lạnh hoạt động liên tục 24h là: Qt = 24 x 2.957 = 70.968 kWh • Ta thấy Qc > Qt • Kết luận: hệ thống có thể cung cấp lạnh cho căn hộ một cách liên tục 24/24h. HU TE CH • Tính toán tương tự cho thành phố Hà Nội, ta cũng xác định nhiệt lượng cần thiết cấp cho dung dịch tại bình phát sinh là: Qg = 2.957 kW • Nhiệt lượng cần thiết để máy lạnh hoạt động liên tục 24h là: Qt = 24 x 2.957 = 70.968 kWh • Ta thấy Qc > Qt • Kết luận: hệ thống có thể cung cấp lạnh cho căn hộ một cách liên tục 24/24h. HU TE CH 4. So sánh máy lạnh hấp thụ với máy lạnh thông thuờng dùng điện • Chọn hiệu suất tiêu thụ điện của máy lạnh là n = 0.8 • Công suất điện cần thiết để tạo ra 2.25 Kw lạnh Qd = 2.25 / 0.8 = 2.8125 Kw • Giả sử nhu cầu lạnh của căn hộ trung bình là 10h/ngày và máy lạnh chạy khoảng 75% công suất vì có lúc chạy, lúc nghỉ. HU TE CH • Tổng công suất tiêu thụ điện trong năm là: Qn = 2.8125 x 4 x 24 x 365 x 65 % = 73912.5(kWh) • Chọn giá điện thấp nhất của điện lực thành phố Hồ Chí Minh là: 990 Vnd / 1Kwh • Số tiền phải trả trong năm là: 73912.5 x 990 = 73 173 375 Vnd • Qua kết quả tính toán đã cho chúng ta thấy rõ hơn về lợi ích của máy lạnh hấp thụ. Nếu dùng điện chúng ta sẽ phải mất hơn 70 triệu HU TE CH Kết Luận • Máy lạnh hấp thụ là giải pháp góp phần bảo vệ môi trường và tiết kiệm năng lượng. • Máy lạnh hấp thụ có rất ít chi tiết chuyển động, kết cấu đơn giản. Vì vậy, việc vận hành máy lạnh khá đơn giản, độ tin cậy cao, làm việc ít ồn và rung. • Chi phí vận hành thấp và có thể áp dụng ở những nơi thiếu điện. • Có thể được áp dụng trên cả nước. • Trong tương lai có thể sẽ được sử dụng rộng rãi hơn và thay thế máy lạnh nén hơi. HU TE CH Các kết quả đề tài đã đạt được: • Phân tích kết cấu và nguyên lý hoạt động của máy lạnh hấp thụ và so sánh với các loại máy lạnh khác. • Phân tích hiệu quả các nguồn năng lượng sử dụng cho máy lạnh hấp thụ ( Chủ yếu là năng lượng mặt trời ) • Đề xuất mô hình máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời cho căn hộ. • Tính toán thiết kế sơ bộ máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr làm hệ thống điều hòa không khí cho căn hộ cao cấp. • Kiểm tra đáp ứng năng lượng từ môi trường. • So sánh hiệu quả kinh tế máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời với máy lạnh dùng điện cho căn hộ cao cấp HU TE CH Hướng phát triển của luận văn • Ứng dụng các kết quả nghiên cứu của luận văn để thiết kế chế tạo máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr sử dụng năng lượng mặt trời trong thực tế cho căn hộ, dần dần thuơng mại hóa sản phẩm. • Dự báo khả năng sử dụng máy lạnh hấp thụ năng lượng cho các vùng miền trên cả nước. HU TE CH
File đính kèm:
- luan_van_nghien_cuu_cac_giai_phap_su_dung_may_lanh_hap_thu_h.pdf