Báo cáo tóm tắt Đề tài Nghiên cứu, tính toán, chế tạo mô hình thực nghiệm hệ thống điều hòa hai mảnh khi có hoặc không có quá lạnh - quá nhiệt với môi chất lạnh hiện nay R410a, R32

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

-------*****-------

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ NĂM 2019

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, CHẾ TẠO MÔ HÌNH

THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA HAI MẢNH

KHI CÓ HOẶC KHÔNG CÓ QUÁ LẠNH - QUÁ NHIỆT

VỚI MÔI CHẤT LẠNH HIỆN NAY R410A, R32

Mã số: T2019-06-119

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

Đà Nẵng, 8/2020

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 1 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Tiết kiệm năng lượng luôn là vấn đề được các nhà khoa học quan tâm và nghiên

cứu các giải pháp nhằm sử dụng hiệu quả năng lượng góp phần vào việc bảo vệ nguồn

tài nguyên khoáng sản và môi trường.

Các quốc gia hiện nay đang phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt năng lượng và

chi phí dành cho năng lượng ngày càng tăng, đồng thời các doanh nghiệp cũng gặp nhiều

khó khăn trong việc đảm bảo đáp ứng các nguồn năng lượng phục vụ cho những mục

tiêu tăng trưởng và phát triển.

Do đó chúng ta cần có phương pháp giám sát và quản lý nhằm sử dụng hiệu quả

nguồn năng lượng, hạn chế về mức thấp nhất các tổn thất và lãng phí trước khi chúng ta

bước thêm bước tái sử dụng một cách tối ưu và tìm kiếm các nguồn năng lượng mới,

năng lượng tái tạo hay năng lượng thay thế

Kinh tế phát triển, đời sống của người dân dần được cải thiện về nhiều mặt, vậy

nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng trong đời sống. Hệ thống điều hòa không

khí chiếm tỉ trọng tiêu thụ điện năng lớn vì vậy việc nghiên cứu tiết kiệm năng lượng

trong hệ thống điều khí đóng vai trò thiết yếu, các hãng điều hòa lớn không ngừng đẩy

mạnh việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới vào hệ thống nhằm nâng cao chất lượng

hệ thống điều hòa không khí và tiết kiệm năng lượng. Ở đề tài này tác giả đã nghiên cứu

quá lạnh trong hệ thống lạnh nhằm nâng cao hệ số làm lạnh COP trung bình khi quá lạnh

1⁰C thì COP của hai môi chất R32 và R410A tăng lên trung bình 1% từ đó ta nâng cao

được hệ số làm lạnh và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh.

Trong đề tài này tính toán cụ thể từ lý thuyết cho đến chế tạo mô hình thực

nghiệm cho hai môi chất lạnh mới hiện nay đó là R32 và R410A hai môi chất này có tính

chất hóa học tương đồng nhau nhưng công nén và tính chất vận hành bảo trì bảo dưỡng

khác nhau hoàn toàn.

Vì vậy đề tài này đóng góp những kiến thức rất cần thiết cho sinh viên ngành

Nhiệt để nghiên cứu sâu hơn về việc tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh, giúp cho

các kỹ thuật viên vận hành bảo trì, bảo dưỡng hệ thống lạnh am hiểu hơn về hai loại môi

chất này.

Hiện tại các nước phát triển đã nghiên cứu và ứng dụng sâu rộng hai loại môi chất

mới này vào hầu hết tất cả các hệ thống lạnh hiện nay vì hai môi chất này có tính nhiệt

động rất tốt và cơ bản nhất là thân thiện với môi trường, không làm hỏng tầng O₃. Các

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 2 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

môi lạnh cũ như R22 trên thế giới đã cấm dùng nhưng riêng nước ta và các nước có kinh

tế còn chậm phát triển vẫn dùng đến 2040 thì sẽ cấm hoàn toàn và thay vào đó là dùng

hai loại môi chất mới là R32 và R410A.

Trong hệ thống lạnh việc quá lạnh và quá nhiệt không phải là những vấn đề mới

nhưng được nghiên cứu tính toán so sánh cho hai môi chất mới này là chưa nhiều tác giả

nghiên cứu, riêng ở Việt Nam thì càng mới, nên đề tài này hi vọng sẽ góp phần nhỏ trong

khối kiến thức khổng lồ của nhân loại về chuyên ngành Nhiệt máy lạnh.

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 3 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Lý thuyết về điều hòa không khí đã phát triển từ rất lâu nhưng mãi đến đầu thế kỷ

XIX mới phát triển và dần dần hoàn thiện phát triển mạnh mẽ kể từ sau thế chiến thứ 2.

Hiện nay điều tiết không khí đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật và đời sống trên

thế giới. Đặc biệt đối với khí hậu nóng ẩm của Việt Nam chúng ta thì kỹ thuật điều tiết

không khí càng có vai trò quan trọng trong đời sống và khoa học kỹ thuật.

1.1 Tổng quan về quá lạnh – quá nhiệt hệ thống điều hòa không khí

1.1.1 Ngoài nước

Vấn đề quá lạnh và quá nhiệt được các tác giả trên thế giới nghiên cứu và phân tích

các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu suất làm lạnh của hệ thống. Đầu tiên năm 1975 Reistad

người Mỹ mở đầu cho việc nghiên cứu lợi dụng năng lượng hữu ích [1], sau này rất

nhiều tác giả trên thế giới cũng nghiên cứu phân tích đối với năng lượng và năng lượng

hữu ích. Các nhà nghiên cứu kết hợp với các chuyên gia để thực hiện ứng dụng năng

lượng hữu ích này, đồng thời thành lập những bộ phận chuyên nghiên cứu ứng dụng quá

trình nhiệt động. Ví dụ như Jaber và nhiều tác giả khác vận động và thành lập các bộ

phần phân tích và ứng dụng năng lượng [2]. Dincer ...thành lập bộ phận lợi dụng năng

lượng hữu ích vào thực tế ở Saudi Arabia [3].

Vào năm 1902 hệ thống điều hòa không khí hiện đại đầu tiên được phát triển bởi

một kỹ sư trẻ tên là Willis Haviland Carrier. Ban đầu hệ thống được thiết kế để làm giảm

độ ẩm của không khí trong xưởng in của một công ty bằng cách thổi không khí qua ống

ướp lạnh. Không khí được làm mát khi nó đi qua các đường ống lạnh hơi ẩm trong

không khí bị làm lạnh và ngưng tụ lại thành nước ngưng và dễ dàng lấy ra ngoài lúc này

không khí trở lên khô hơn. Quá trình làm giảm độ ẩm trong nhà máy đã tạo ra một lợi

ích phụ là giảm nhiệt độ không khí và một công nghệ mới đã được sinh ra. Đó là công

nghệ điều hòa không khí.

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 4 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

1.1.2 Trong nước

Chưa tìm thấy các tác giả khác đăng bài ngoại trừ bài của chính tác giả Hoàng

Thành Đạt (2017), Tính toán phân tích quá trình quá lạnh đối với hệ thống lạnh, tạp chí

khoa học công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 11(120)2017 – quyển 2; Hoàng Thành Đạt và

Hồ Trần Anh Ngọc đăng trong hội nghị khoa học toàn quốc được tổ chức tại Đại học

Bách Khoa Đại học Đà Nẵng.

Điều hòa không khí ngày nay hầu như có mặt trên tất cả các hộ gia đình và các tòa

nhà cao tầng từ những hệ thống điều hòa công suất lớn như hệ thống điều hòa trung tâm

water chiller, VRV cho đến các hệ thống điều hòa không khí hai mảnh nhỏ gọn phục vụ

cho các căn hộ và gia đình ở khắp mọi nơi trên thế giới có chức năng điều tiết không khí

về mặt nhiệt độ, độ ẩm và độ trong sạch của không khí phù hợp với nhu cầu sản xuất và

cuộc sống của con người.

1.2 Hệ thống điều hòa không khí trung tâm

Là hệ thống mà khâu không khí được xử lý về nhiệt độ và độ ẩm tại một trung

tâm (AHU, OHU) sau đó được dẫn theo hệ thống kênh dẫn gió đến các hộ tiêu thụ gọi là

hệ thống điều hoà trung tâm. Hệ thống điều hoà trung tâm có thể làm lạnh nước ở nhiệt

độ thấp thích hợp sau đó được bơm nước lạnh đến các FCU để trao đổi nhiệt làm lạnh

không khí tại các hộ tiêu thụ.

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 5 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Hình 1.1. Dàn trao đổi nhiệt của AHU

Hệ thống điều hòa không khí trung tâm có công suất lớn thích hợp cho các tòa nhà có

không gian lắp đặt lớn. Đối với hệ thống điều hòa trung tâm do xử lý nhiệt ẩm tại một

nơi duy nhất nên chỉ thích hợp cho các phòng lớn, đông người.

Hình 1.2. Cụm máy nén trục vít và bình ngưng tụ nằm ngang

Hình 1.3. Bơm dẫn nước lạnh hệ điều hòa trung tâm Water Chiller

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 6 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Đối với các tòa nhà làm việc, khách sạn, công sở .. là các đối tượng có nhiều phòng

nhỏ với các chế độ hoạt động khác nhau, không gian lắp đặt bé, tính đồng thời làm việc

không cao thì hệ thống này không thích hợp.

1.3 Hệ Thống điều hòa không khí hai mảnh

Hệ thống điều hòa không khí hai mảnh thông thường thì chỉ có một dàn nóng và

một dàn lạnh, hai dàn này được kết nối với nhau qua hệ thống ống đồng, dàn lạnh được

đặt trong phòng theo nhu cầu sử dụng, còn dàn nóng thì đặt ở ngoài trời để tỏa nhiệt ra

môi trường xung quanh. Công suất của loại điều hòa này không cao thông thường từ

9000 BTU/h cho đến 36000 BTU/h, nguyên lý hoạt động và cấu tạo được thể hiện hình

sau:

Hình 1.4. Nguyên lý cấu tạo của máy điều hòa hai mảnh

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 7 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Các nhãn hiệu điều hòa hiện nay được dung phổ biến tại Việt Nam cũng trên thế

giới như Carrier, Toshiba, Panasonic, Daikin, LG, Mitsubishi, Electrolux… Sau đây một

số hình ảnh về dây chuyền chế tạo máy điều hòa không khí Daikin:

Hình 1.5. Dây chuyền sản xuất máy điều hòa hai mảnh

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 8 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

1.4 Quá lạnh – quá nhiệt trong hệ thống lạnh

1.4.1 Quá lạnh trong hệ thống lạnh

Điều hòa không khí tiêu hao năng lượng rất lớn trong các công trình kiến trúc chiếm

gần 60% [4] , chính yếu là các hệ thống điều hòa lớn như hệ thống điều hòa trung tâm

water chiller. Như vậy chủ yếu chúng ta điều chỉnh tổ hợp hệ thống tổ hợp máy điều hòa,

độ chênh nguồn nhiệt cao thấp tương đối lớn ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống lạnh.

Đồng thời để đáp ứng được phụ tải nhiệt thì máy nén phải thường xuyên hoạt động trong

điều kiện phụ tải nhiệt lớn, tiêu hao năng lượng lớn đồng thời hệ thống làm việc trong

điều kiện nặng nề. Vì vậy việc giảm độ chênh nhiệt độ giữa nguồn nóng và nguồn lạnh

cụ thể giảm nhiệt độ của môi chất cao áp sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ bằng phương

pháp quá lạnh sẽ đem lại kết quả là nâng cao hiệu suất của hệ thống lạnh [5].

Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh không có quá lạnh

Những năm gần đây, trong nước và ngoài nước đã có rất nhiều công trình nghiên

cứu đối với hệ thống lạnh nhằm nâng cao hiệu suất của hệ thống lạnh. Kỹ thuật quá lạnh

đã được ứng dụng khá phổ biến ở nhiệt độ trung bình và thấp nhằm tiết kiệm năng lượng

cho hệ thống lạnh. Một số phương pháp thường dùng để quá lạnh như sau: Dùng nhiệt

độ môi trường để quá lạnh, trao đổi nhiệt với đường hút về máy nén để tiến hành quá

lạnh, cải tạo hệ thống bằng cách tăng thêm bộ phận trao đổi nhiệt để quá lạnh, dùng thiết

bị trao đổi nhiệt để quá lạnh [6-8]. Một số kết quả và kết luận quan trọng đã được đưa ra

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 9 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

nâng cao được hiệu suất của hệ thống lạnh, đạt được hiệu quả cao của việc tiết kiệm

năng lượng.

Có một số thiết bị do thiết kế diện tích trao đổi nhiệt thiếu nên môi chất ngưng tụ

không hoàn toàn dẫn đến làm tổn thất tiết lưu như hệ thống lạnh.

Ở nội dụng này chủ yếu nghiên cứu dùng môi chất lạnh R32 và R410A cho hệ

thống lạnh, dùng thiết bị quá lạnh, tiến hành tính toán phân tích lý thuyết và thực

nghiệm. Đưa ra được kết quả tính toán và các thông số ảnh hưởng đến hệ số làm lạnh

của hệ thống lạnh.

1.4.2 Quá nhiệt trong hệ thống lạnh

Hơi của môi chất lạnh được nhận nhiệt hóa hơi tại thiết bị sinh hơi thông qua

đường ống hút để đến máy nén, trên đường hút về máy nén thì bị quá nhiệt, độ quá nhiệt

này ảnh hường đến hệ số làm lạnh, công tiêu tốn và nhiệt độ cuối tầm nén của hệ thống

như thế nào thì cần phải tính toán và phân tính cụ thể, những lợi ích và tác hại của việc

quá nhiệt đối với môi chất Freon nói chung và môi chất mới nói riêng như R32 và

R410A nhằm nâng cao hệ số làm lạnh của chu trình và đảm bảo tính an toàn của hệ

thống.

Hình 1.7. Quá nhiệt thu hồi nhiệt

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 10 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Lợi ích của việc quá nhiệt là khi môi chất được hút về máy nén để thực hiện quá

trình nén đoạn nhiệt tại máy nén thì môi chất tiếp tục nhận nhiệt từ môi trường xung

quanh và nhiệt độ trên đường hút về máy nén, nhiệt độ của máy nén nên môi chất còn ở

các dạng giọt ẩm nhận nhiệt bay hơi và trở thành hơi quá nhiệt hỗ trợ đắc lực cho thiết bị

bay hơi khi bay hơi không kịp, đồng thời đảm bảo hơi hút về máy nén hoàn toàn là hơi

không còn lỏng để đảm bảo máy nén không bị thủy kích khi làm việc nâng cao độ an

toàn của máy nén và của toàn hệ thống.

1.5 Môi chất lạnh R32 và R410A

1.5.1 Môi chất lạnh R32

Môi chất lạnh R32 (Difluoromethane), công thức hóa học CH₂F₂còn được gọi là

HFC-32, là một hợp chất hữu cơ giống dihalogenoalkane. Công thức hóa học CH₂F₂.

Môi chất lạnh R32 không độc hại, ODP bằng 0, GWP gấp 675 lần so với carbon dioxide,

dựa trên khung thời gian 100 năm, nó được sử dụng trong các hệ thống lạnh - bơm

nhiệt, có hiệu suất nhiệt tuyệt vời. Học giả Fujino và cộng sự [9] đã phân tích các đặc

tính truyền nhiệt của R32 trong ống nằm ngang. Kết quả cho thấy, so với R22, hệ số

truyền nhiệt của R32 trong quá trình bay hơi của ống trơn tăng 50% và quá trình ngưng

tụ tăng 40%. Tài liệu [10] phân tích cụ thể hiệu quả giảm phát thải và lợi ích tiết kiệm

năng lượng của R32 thay thế R22 trong điều hòa không khí gia đình, thương mại và so

sánh với R410A, R290, R161 v.v.

Hình 1.8. Gas lạnh R32

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 11 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Đặc tính vật lý nhiệt, hiệu suất nhiệt, đặc tính bảo vệ môi trường, an toàn, tính sẵn

có của thị trường v.v. So với R1234yf, R410A và R290, tất cả đều tin rằng R32 là một

chất làm lạnh thay thế đầy hứa hẹn. Daikin [11] đã thực hiện các tính toán mô phỏng và

so sánh thử nghiệm của R32 và R22 vào đầu năm 1995. Kết quả cho thấy rằng COP của

hệ thống R32 tăng khoảng 4,1% so với hệ thống R22.

Hình 1.9. Đồ thị T-h của môi chất R32

Hình 1.10. Đồ thị T-s của môi chất R32

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 12 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Hình 1.11. Đồ thị p-v của môi chất R32

1.5.2 Môi chất lạnh R410A

Gas R410A

Hình 1.12. Gas lạnh R32

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 13 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Môi chất lạnh R410A có công thức hóa học là: CH₂F₂/CHF₂CF₂là hỗn hợp đồng

sôi 50% của R32 và 50% của R125 được biểu thị dưới bản sau đây:

R32

CH₂F₂

R410A

CH₂F₂/CHF₂CF₂

Tỉ lệ 50:50; R32:R125

-51,7⁰C

Công thức

Thành phần

Gas đơn chất

-51,7⁰C

0

Nhiệt độ sôi

Chỉ số hủy tầng Ozone (ODP)

Chỉ số hiệu ứng nhà kính

(GWP)

0

675

2090

Tính chất cháy

Hơi dễ cháy A2L

Không gây cháy A1

0

Tính độc hại

0

Gas R410A được nghiên cứu để thay thế gas lạnh cũ là R22, gas R410A làm việc

với áp suất cao hơn khoảng 60% gas R22. R410A khó cháy hơn các loại gas trước đó,

tính độc hại cũng ít hơi nên mức độ an toàn khi sử dụng R410A hơn nhiều.

Đồ thị quan hệ giữa nhiệt độ và Enthalpy, Entropy của môi chất R410A

Hình 1.13. Đồ thị T-h của môi chất R410A

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 14 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Hình 1.14. Đồ thị T-h của môi chất R410A

Hình 1.15. Đồ thị p-v của môi chất R410A

1.6 Kết luận

Hai loại môi chất lạnh mới trên đáp ứng được các yêu cầu về môi chất lạnh, về yêu cầu

kỹ thuật và môi trường. Hai môi chất này đã được cả thế giới tin dùng. Mỗi loại gas có công

thức hóa học khác nhau nhưng một điều cần phân biệt rõ là R32 là đơn chất còn R410A là hỗn

hộp đồng sôi 50:50 của R32 và R125.

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 15 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT VỀ QUÁ LẠNH – QUÁ NHIỆT

TRONG HỆ THỐNG LẠNH

Đối với hệ thống lạnh việc tính toán nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số

làm lạnh COP đóng vai trò quan trọng, các yếu tố nào ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp

đến hệ số làm lạnh, mức độ ảnh hưởng bao nhiêu phần trăm sẽ được tính toán phân tích

cụ thể ở chương này như mức độ quá lạnh, độ quá lạnh ảnh hưởng như thế nào? ảnh

hưởng bao nhiêu? khi quá lạnh và không quá lạnh thì hệ số COP của hệ thống thay đổi

bao nhiêu? Tương tự như vậy đối với yếu tố quá nhiệt và không quá nhiệt.

2.1 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc, đồ thị và tính toán cho hệ thống khi không

quá lạnh và quá nhiệt

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc, đồ thị và tính toán cho hệ thống khi

không quá lạnh

a) Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh khi không quá lạnh

Trên sơ đồ nguyên lý thể hiện: I- máy nén lạnh; II- thiết bị ngưng tụ; III- tiết lưu;

IV- thiết bị bay hơi

4

2

II

III

I

5

1

IV

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống khi không quá lạnh

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 16 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

b) Nguyên lý làm việc hệ thống

Hơi môi chất bão hòa ẩm sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi (IV) ở trạng thái áp suất

và nhiệt độ thấp được máy nén lạnh hút về máy nén và được nén đoạn nhiệt lên áp suất

và nhiệt độ cao trở thành hơi quá nhiệt được đưa vào thiết bị ngưng tụ, tại thiết bị ngưng

tụ môi chất được làm mát nhờ môi trường làm mát (nước hoặc không khí) ngưng tụ

thành lỏng cao áp, lỏng cao áp ra khỏi thiết bị bay hơi tiếp tục đi vào van tiết lưu (III).

Quá trình tiết lưu diễn ra, áp suất và nhiệt độ giảm xuống đến trạng thái tại thiết bị bay

hơi, lỏng hạ áp được đưa vào thiết bị bay hơi, tại đây môi chất nhận nhiệt của môi trường

làm lạnh bay hơi và được hút về máy nén tiếp tục chu trình làm lạnh.

c) Đồ thị lgp-h và T-s

Hình 2.2 biểu diễn các quá trình nhiệt động trên đồ thị lgp-h và T-s bao gồm các

quá trình sau:

1-2: Nén đoạn nhiệt tại máy nén

2-3-4: Ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt hơi môi chất tại thiết bị ngưng tụ

4-5: Tiết lưu tại thiết bị tiết lưu

5-1: Bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt tại thiết bị bay hơi

lgp

4

3

2

1

5

h

Hình 2.2. Đồ thị lgp-h

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 17 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

T

2

4

T

k

3

To

1

5

s

Hình 2.3. Đồ thị T-s

d) Tính toán chu trình khi không quá lạnh

Đơn vị khối lượng lạnh riêng

, kJ/kg

(1)

Trong đó:

h₁: Entanpi của hơi bão hòa trước khi hút về máy nén, kJ/kg

h₅: Entanpi của lỏng cao áp sau khi quá lạnh, kJ/kg

Đơn vị khối lượng lạnh thể tích

, kJ/kg

(2)

(3)

Trong đó:

v₁: Thể tích riêng tại điểm 1, m³/kg

Công lý thuyết

, kJ/kg

Trong đó:

h₂: Entanpi của hơi quá nhiệt ra khỏi máy nén, kJ/kg

Công chỉ thị

W W₀/_i

i

(4)

Trong đó:

: Hiệu suất chỉ thị của máy nén

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 18 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

Phụ tải nhiệt ở thiết bị ngưng tụ

, kJ/kg

(5)

(6)

Trong đó:

h₄: Entanpi của lỏng cao áp, kJ/kg

Hệ số làm lạnh của chu trình không quá lạnh COP₀

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý làm việc, đồ thị và tính toán hệ thống khi quá lạnh

a) Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh khi quá lạnh

Trên hình 2.3 thể hiện: I- máy nén lạnh; II- thiết bị ngưng tụ; III- thiết bị quá lạnh;

IV- thiết bị bay hơi

4

2

II

III

I

4'

IV

5

1

Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống khi quá lạnh

b) Nguyên lý làm việc hệ thống

Nguyên lý làm việc của hệ thống có quá lạnh cơ bản cũng y như hệ thống không

quá lạnh nhưng chỉ khác biệt ở chỗ là lỏng cao áp sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ trước

khi đi vào tiết lưu thì được quá lạnh tại thiết bị (III) giảm nhiệt độ nhưng áp suất không

thay đổi. Quá trình giảm nhiệt độ này được thực hiện thông qua nhiều cách đã trình bày

ở chương 1.

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 19 -

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp cơ sở năm 2019

c) Đồ thị lgp-h và T-s

lgp

4

4'

3

2

T

k

Pk

P0

T0

1

5'5

h

Hình 2.5. Đồ thị lgp-h

T

2

4

4'

Tk

3

To

5

5'

1

s

Hình 2.6. Đồ thị T-s

Hình 2.5, 2.6 biểu diễn các quá trình nhiệt động trên đồ thị lgp-h và T-s bao gồm

các quá trình sau:

1-2: Nén đoạn nhiệt tại máy nén

2-3-4: Ngưng tụ đẳng áp đẳng nhiệt hơi môi chất tại thiết bị ngưng tụ

4-4’: Quá lạnh tại thiết bị quá lạnh

Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Thành Đạt

- 20 -