Luận văn Nghiên cứu nâng cao chất lượng chu trình lạnh 1 cấp có nhiệt độ sôi – 65°C (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu nâng cao chất lượng chu trình lạnh 1 cấp có nhiệt độ sôi – 65°C (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THÀNH NHÂN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHU TRÌNH LẠNH 1 CẤP CÓ NHIỆT ĐỘ SÔI – 65 OC NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT - 60520115 S K C0 0 5 1 3 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THÀNH NHÂN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHU TRÌNH LẠNH 1 CẤP CÓ NHIỆT ĐỘ SÔI – 65 OC NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT – 60520115 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2017
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ THÀNH NHÂN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHU TRÌNH LẠNH 1 CẤP CÓ NHIỆT ĐỘ SÔI – 65 OC NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT – 60520115 Hướng dẫn khoa học: TS. ĐẶNG VĂN LÁI Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2017
4. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: LÊ THÀNH NHÂN. Giới tính: Nam. Ngày, tháng, năm sinh: 15/08/1986. Nơi sinh: Phú Yên. Quê quán: T.T.Phú Thứ - Tây Hòa – Phú Yên. Dân tộc: Kinh. Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: T.T.Phú Thứ - Tây Hòa – Phú Yên. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: E-mail: lethanhnhan.tic@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2004 đến 12/2008 Nơi học (trường, thành phố): Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM. Ngành học: Cơ khí năng lượng. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho nhà máy dược. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tháng 12/2008 – Khoa cơ khí, trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Chí Hiệp III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Công việc đảm Thời gian Nơi công tác nhiệm 2/2009 - 11/2011 TP. Hồ Chí Minh Kỹ sư nhiệt lạnh Trường Cao Đẳng Công nghiệp Tuy 11/2011 - Nay Giáo viên Hòa HVTH: Lê Thành Nhân Trang i
5. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của 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. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 03 năm 2017 (Ký tên và ghi rõ họ tên) HVTH: Lê Thành Nhân Trang ii
6. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái CẢM TẠ Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy TS. ĐẶNG VĂN LÁI đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để tác giả hoàn thành luận văn này. Xin cảm ơn quý thầy ở bộ môn Công nghệ nhiệt đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. Xin cảm ơn các anh em trong khoa Điện – Điện Tử Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Tuy Hòa đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong thời gian nghiên cứu và lắp đặt mô hình thí nghiệm tại khoa. HVTH: Lê Thành Nhân Trang iii
7. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái TÓM TẮT Luận văn này nghiên cứu về việc nâng cao chất lượng chu trình lạnh một cấp ở nhiệt độ sôi – 65 oC nhằm đáp ứng những nhu cầu lạnh sâu nhưng chỉ cần sử dụng máy nén một cấp. Trong khi đó với cùng điều kiện như vậy, hiện nay người ta đang sử dụng các hệ thống lạnh hai hay nhiều cấp hoặc ghép tầng để tạo ra nhiệt độ sôi từ – 30 oC trở xuống. Luận văn gồm các phần chính sau: - Khảo sát các chu trình lạnh hiện nay và ứng dụng trong thực tế. Tìm hiểu thực trạng thiết bị máy móc để đáp ứng từng cấp độ làm lạnh. - Nghiên cứu phân tích chu trình lạnh một cấp hồi nhiệt nhằm nâng cao chất lượng chu trình từ đó đưa ra giải pháp thực hiện chu trình lạnh một cấp đáp ứng điều kiện nhiệt độ sôi dưới – 30 oC. - Xây dựng đường đặc tính năng lượng, hệ số cấp của máy nén khi chuyển đổi từ môi chất lạnh do nhà sản xuất khuyến cáo sang hỗn hợp môi chất lạnh mới. - Xây dựng chu trình lạnh một cấp nhiệt độ sôi – 65 oC sử dụng hỗn hợp môi chất lạnh không đồng sôi. Tính toán chu trình, lựa chọn thiết bị thi công mô hình thí nghiệm. - Tiến hành thí nghiệm, đo đạt đánh giá kết quả thu được. - Kết luận và đề xuất ý kiến HVTH: Lê Thành Nhân Trang iv
8. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái ABSTRACT This thesis studies the improvement of the quality of single cycle refrigeration of boiling point - 65oC to meet the deep cooling needs but only by using a single-stage vapour compression refrigeration system. While the same conditions, people are now using two or multi-stage vapour compression refrigeration system or cascade systems to produce a evaporator temperature of -30° C or below. The thesis consists of the following main parts: - Investigate the current cold cycle and apply in practice. Understand the state of machine equipment to meet different levels of cooling. - Research and analysis of a single-stage refrigeration cycle with a liquid – vapour heat exchanger to improve the quality of the cycle, thereby providing a solution for performing a single-stage refrigeration cycle that meets the required cooling temperature under -30°C - Construction of the energy characteristic curve, the coefficient of the compressor when switching from the refrigerant recommended by the manufacturer to the new refrigerant mixture. - Construction of a single-stage refrigeration cycle with a boiling point of - 65°C using of Non – Azeotropic refrigerant mixtures. Cycle calculation, equipment selection, experimental model construction. - Perform experiments, measure and evaluate results. - Conclusions and suggestions for research development. HVTH: Lê Thành Nhân Trang iv
9. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái MỤC LỤC TRANG TỰA TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học i Lời cam đoan ii Cảm tạ iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh sách các chữ viết tắt vi Danh sách các hình vii Danh sách các bảng viii Chương 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Tình hình nghiên cứu 2 1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước 2 1.2.2. Nghiên cứu trong nước 10 1.2.3. Kết luận 13 1.3. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài 13 1.4. Mục tiêu của đề tài 13 1.5. Phương pháp nghiên cứu 13 1.6. Điểm mới của đề tài 14 1.7. Giá trị thực tiễn của đề tài 14 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 HVTH: Lê Thành Nhân Trang v
10. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái 2.1. Tổng quan các chu trình lạnh hiện nay 15 2.1.1. Chu trình khô 15 2.1.1.1. Mô tả chu trình 15 2.1.1.2. Nhận xét 16 2.1.2. Chu trình máy lạnh nén hơi một cấp dùng bình tách lỏng 17 2.1.2.1. Mô tả chu trình 17 2.1.2.2. Nhận xét 18 2.1.3. Chu trình máy lạnh nén hơi một cấp – chu trình hồi nhiệt 18 2.1.3.1. Mô tả chu trình 18 2.1.3.2. Nhận xét 20 2.1.4. Chu trình hai cấp làm mát trung gian không hoàn toàn, tiết lưu 20 2.1.4.1. Mô tả chu trình 20 2.1.4.2. Nhận xét 22 2.1.5. Chu trình hai cấp, một tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn có thiết bị hồi nhiệt 22 2.1.5.1. Mô tả chu trình 22 2.1.5.2. Nhận xét 23 2.1.6. Chu trình hai cấp, hai tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn 23 2.1.6.1. Mô tả chu trình 23 2.1.6.2. Nhận xét 25 2.1.7. Chu trình hai cấp, hai tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn 26 2.1.7.1. Mô tả chu trình 26 2.1.7.2. Nhận xét 27 HVTH: Lê Thành Nhân Trang v
11. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái 2.1.8. Chu trình lạnh ghép tầng 27 2.1.8.1. Mô tả chu trình 27 2.1.8.2. Nhận xét 28 2.2. Phương pháp phân tích nhiệt động các hệ thống lạnh 30 2.2.1. Phương pháp cân bằng năng lượng 30 2.2.2. Phương pháp entrôpi 31 2.2.3. Phương pháp execgi 32 2.3. Phương pháp phân tích chu trình lạnh một cấp 33 2.4. Sử dụng phần mềm chuyên dụng 36 Chương 3. PHÂN TÍCH CHU TRÌNH LẠNH MỘT CẤP 40 3.1. Ảnh hưởng môi chất lạnh đến chất lượng chu trình lạnh một cấp 40 3.2. Sự ảnh hưởng quá trình trao đổi nhiệt trong thiết bị hồi nhiệt (TBHN) đến hiệu suất execgi của chu trình 47 3.3. Kết luận 51 Chương 4. NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CHU TRÌNH LẠNH 1 CẤP NHIỆT ĐỘ SÔI – 65 OC 53 4.1. Vấn đề hoàn thiện máy móc thiết bị 53 4.2. Nghiên cứu pha chế môi chất lạnh hiệu suất cao 54 4.3. Chu trình máy lạnh một cấp nhiệt độ sôi – 65 oC 54 4.3.1. Sơ đồ thiết bị và chu trình biểu diễn trên đồ thị lgP – h 54 4.3.2. Tính toán chu trình 56 4.3.3. Lựa chọn máy nén một cấp 58 4.3.4. Tính toán dàn ngưng tụ 61 4.3.5. Tính toán dàn bay hơi 62 HVTH: Lê Thành Nhân Trang v
12. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái 4.3.6. Tính toán thiết bị hồi nhiệt 63 4.4. Mô hình thí nghiệm 64 4.4.1. Sơ đồ nguyên lý của mô hình thí nghiệm 64 4.4.2. Thiết kế mạch điện mô hình thí nghiệm 69 4.5. Vận hành thử nghiệm 70 4.5.1. Khởi động 70 4.5.2. Ngừng máy 72 4.6. Đánh giá kết quả 72 4.6.1. Kết quả 72 4.6.2. Kết luận 73 Chương 5. KẾT LUẬN 76 5.1. Kết luận 76 5.1.1. Các nội dung nghiên cứu đã đạt được 76 5.1.2. Các tồn tại 76 5.2. Kiến nghị 77 5.2.1. Các lĩnh vực nên sử dụng kết quả nghiên cứu 77 5.2.2. Hướng nghiên cứu 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 83 HVTH: Lê Thành Nhân Trang v
13. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt p - Áp suất, Bar t - Nhiệt độ, oC o tmt - Nhiệt độ môi trường, C o tk - Nhiệt độ ngưng tụ, C o to - Nhiệt độ bay hơi, C v - Thể tích riêng, dm3/kg s - entrôpi, KJ/Kg.K h - entanpy, KJ/Kg ε - Hệ số làm lạnh π - Tỷ số nén Π - Tổn thất execgi tuyệt đối, KJ/Kg ω - Tổn thất execgi tương đối, % ηe - Hiệu suất execgi, % η - Hiệu suất năng lượng, % l - Công nén riêng, KJ/Kg qk - Năng suất giải nhiệt riêng, KJ/Kg Qk - Năng suất giải nhiệt, KW qo - Năng suất lạnh riêng, KJ/Kg Qo - Năng suất lạnh, KW MN - Máy nén HVTH: Lê Thành Nhân Trang vi
14. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái NT - Thiết bị ngưng tụ TL - Thiết bị tiết lưu BH - Thiết bị bay hơi TBHN - Thiết bị hồi nhiệt λ - Hệ số cấp HVTH: Lê Thành Nhân Trang vi
15. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Chu trình khô 15 Hình 2.2: Chu trình một cấp dùng bình tách lỏng 17 Hình 2.3: Chu trình một cấp hồi nhiệt 18 Hình 2.4: Chu trình 2 cấp làm mát trung gian không hoàn toàn, 1 tiết lưu 21 Hình 2.5: Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn có thiết bị hồi nhiệt 22 Hình 2.6: Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn toàn 24 Hình 2.7: Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn 26 Hình 2.8: Chu trình lạnh ghép tầng 28 Hình 2.9: Giao diện phần mềm MIXTURE.EXE 39 Hình 3.1: Sơ đồ thiết bị chu trình máy lạnh một cấp có hồi nhiệt 41 Hình 3.2: Tỷ số nén của chu trình π(to) 42 Hình 3.3: Nhiệt độ cuối tầm nén 43 Hình 3.4: Tổn thất execgi của quá trình nén 44 Hình 3.5: Tổn thất execgi của quá trình ngưng tụ 44 Hình 3.6: Tổn thất execgi của quá trình tiết lưu 45 Hình 3.7: Tổn thất execgi của quá trình bay hơi 45 Hình 3.8: Tổn thất execgi của quá trình trao đổi nhiệt của thiết bị hồi nhiệt 46 Hình 3.9: Hiệu suất execgi của chu trình theo nhiệt độ bay hơi 47 Hình 3.10: Sơ đồ thiết bị chu trình lạnh một cấp không có hồi nhiệt 48 HVTH: Lê Thành Nhân Trang vii
16. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái Hình 3.11: Hiệu suất execgi của chu trình không có hồi nhiệt theo nhiệt độ bay hơi 49 Hình 3.12: Đồ thị T-s chu trình hồi nhiệt 49 Hình 3.13: Biến thiên nhiệt độ trong thiết bị hồi nhiệt 49 Hình 3.14: Tổn thất execgi tuyệt đối ở thiết bị tiết lưu của chu trình không có thiết bị hồi nhiệt 50 Hình 3.15: Tổn thất execgi tuyệt đối ở thiết bị hồi nhiệt và tiết lưu của chu trình có thiết bị hồi nhiệt 50 Hình 3.16: Tổn thất execgi của quá trình tiết lưu theo độ chênh lệch nhiệt độ Tk-To 51 Hình 4.1: Sơ đồ thiết bị chu trình máy lạnh 1 cấp sử dụng môi chất RTIC 55 Hình 4.2: Đồ thị lgP-h chu trình lạnh 1 cấp sử dụng môi chất RTIC 55 Hình 4.3: Sơ đồ thuật toán xác định đường đặc tính hệ số cấp λ và hiệu suất năng lượng η vào tỷ số nén π. 58 Hình 4.4: Đồ thị lgP-h chu trình nhiệt động sử dụng môi chất lạnh R22 của máy nén TECUMSEH. 59 Hình 4.5: Hiệu suất năng lượng η theo tỷ số nén π 59 Hình 4.6: Hệ số cấp λ theo tỷ số nén π 59 Hình 4.7: Máy nén sử dụng trong mô hình 61 Hình 4.8: Thiết bị ngưng tụ sử dụng trong mô hình 62 Hình 4.9: Chi tiết tủ kết đông 62 Hình 4.10: Thiết bị hồi nhiệt sử dụng trong mô hình 64 Hình 4.11: Sơ đồ thiết bị sử dụng môi chất RTIC 65 HVTH: Lê Thành Nhân Trang vii
17. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái Hình 4.12: Cặp nhiệt điện (thermocouple) 66 Hình 4.13: Đồng hồ điều khiển nhiệt độ DELTA series A 66 Hình 4.14: Đồng hồ đo nhiệt độ 12 kênh 67 Hình 4.15: Đồng hồ áp suất của mô hình thí nghiệm 67 Hình 4.16: Đồng hồ ampe kìm 68 Hình 4.17: Van tiết lưu sử dụng trong mô hình 68 Hình 4.18: Hệ thống điện điều khiển của mô hình 70 Hình 4.19: Mô hình thí nghiệm 70 HVTH: Lê Thành Nhân Trang vii
18. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 1.1: Một số môi chất lạnh mới tiêu biểu 3 Bảng 1.2: Hiệu suất hệ thống lạnh 7 Bảng 2.1: Thông số trạng thái môi chất trên đường áp suất p = 2atm 37 Bảng 2.2: Thông số trạng thái môi chất trên đường áp suất p = 18atm 38 Bảng 3.1: Công thức tính tổn thất execgi các quá trình 41 Bảng 3.2: Tổn thất tương đối execgi 47 Bảng 4.1: Môi chất lạnh RTIC 54 Bảng 4.2: Các thông số trạng thái cơ bản tại các điểm nút chu trình 57 Bảng 4.3: Các thông số của môi chất R22 và RTIC tại nhiệt độ sôi – 65oC 60 Bảng 4.4: Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy nén 60 Bảng 4.5: Các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị ngưng tụ 61 Bảng 4.6: Các đặc điểm kỹ thuật của đồng hồ điều khiển nhiệt độ DELTA series A 66 Bảng 4.7: Bảng tổng hợp thông số thiết bị mô hình thí nghiệm 68 Bảng 4.8: Tổng hợp các thông số thí nghiệm và lý thuyết 72 Bảng 4.9: Bảng thông số thí nghiệm 73 Bảng 4.10: Tổng hợp các thông số của các môi chất lạnh 74 HVTH: Lê Thành Nhân Trang viii
19. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Ta thấy rằng chu trình lạnh một cấp có ưu điểm chính là đơn giản, ít thiết bị, sử dụng và vận hành dễ dàng, giá thành rẻ, vốn đầu tư ban đầu thấp nhưng có nhược điểm là giá vận hành cao khi vượt quá chế độ làm việc thuận lợi. Theo [4] Để đảm bảo cho hệ thống lạnh làm việc an toàn, hiệu quả với độ tin cậy và tuổi thọ cao, chi phí vận hành thấp, máy nén lạnh hoạt động hiệu quả, đặc biệt máy nén pittông cần đáp ứng các yêu cầu sau: Nhiệt độ cuối tầm nén không vượt quá 120oC. Nhiệt độ dầu bôi trơn không vượt quá 60oC. Hệ số cấp λ phải đủ lớn (λ ≥ 0,5 0,6). Theo các giá trị trên, máy nén amoniắc tối đa chỉ làm việc với tỷ số nén πmax = 9 và máy nén frêôn tối đa πmax = 12 ÷ 13. Khi tỷ số nén vượt quá giá trị πmax trên cần thiết phải sử dụng chu trình hai hoặc nhiều cấp nén. Do vậy, khi hạ nhiệt độ to càng thấp thì tỷ số nén sẽ càng tăng lên ảnh hưởng đến thiết bị nên chu trình lạnh một cấp không đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật. Khi đó chúng ta phải chuyển sang chu trình lạnh 2 cấp. Đối với chu trình một cấp o thì nhiệt độ to nên dùng tối đa là – 30 C. Khi nhiệt độ bay hơi thấp hơn nữa thì nên chuyển sang chu trình 2 cấp, 3 cấp, hay ghép tầng. Máy lạnh 2 cấp, 3 cấp, hay ghép tầng ngược lại phức tạp hơn, thiết bị nhiều hơn, sử dụng và vận hành khó hơn, giá thành cao hơn làm cho vốn đầu tư ban đầu cao nhưng lại có ưu điểm là có hiệu suất cao, giá vận hành rẻ, giá thành một đơn vị lạnh thấp hơn đặc biệt ở các chế độ làm việc mà máy lạnh một cấp hầu như không vận hành nổi. HVTH: Lê Thành Nhân Trang 1
20. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái Kết luận: Với những ứng dụng lạnh từ - 30 oC trở lên thì dùng chu trình lạnh một cấp; – 30oC đến – 50oC dùng chu trình lạnh 2, 3 cấp; – 50oC đến –100oC: dùng chu trình lạnh ghép tầng. Trong các loại chu trình trên rõ ràng ta thấy chu trình lạnh 1 cấp có nhiều ưu điểm nhưng lại không ứng dụng được ở những nhu cầu làm lạnh thấp hơn – 30oC. Tuy nhiên, khi những ứng dụng lạnh thấp hơn – 30oC nhưng vẫn sử dụng chu trình lạnh một cấp với chất lượng của chu trình đáp ứng những yêu cầu của chu trình một cấp (λ ≥ 0,5 0,6; tỷ số nén πmax = 12 ÷ 13; Nhiệt độ cuối tầm nén không vượt quá 120oC) thì đem lại hiệu quả rất lớn về kinh tế cũng như kỹ thuật. Vì vậy cần phải có giải pháp phân tích chất lượng chu trình lạnh một cấp nhằm đáp ứng các yếu tố kỹ thuật trên nhưng đạt được nhiệt độ sôi thấp đến – 65 oC để phục vụ các nhu cầu lạnh thấp hơn – 30oC mà chu trình lạnh một cấp hiện nay không thể thực hiện được. Do đó đề tài “nghiên cứu nâng cao chất lượng chu trình lạnh 1 cấp có nhiệt độ sôi – 65 oC” mang ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế, kỹ thuật và có khả năng ứng dụng thực tế cao. 1.2. Tình hình nghiên cứu 1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước Việc nghiên cứu môi chất lạnh mới luôn gắn liền với lịch sử phát triển hơn 150 năm của ngành kỹ thuật lạnh. Đến nay người ta đã biết đến hàng trăm loại môi chất khác nhau. Mỗi lần phát hiện ra một môi chất mới phù hợp, kỹ thuật lạnh bước vào một giai đoạn phát triển mới đó là việc sử dụng SO2 của Pictet, Pháp năm 1874 và NH3 của Linde, Đức cũng vào khoảng thời gian này. Đặc biệt việc sử dụng các frêôn vào năm 1970 ở Mỹ đã đưa ngành Kỹ thuật lạnh đến một bước ngoặc lịch sử; kỹ thuật điều hòa không khí, kỹ thuật lạnh dân dụng và thương nghiệp phát triển một cách đột phá. Tuy nhiên, vào năm 1974 Rowland và Molina phát hiện ra rằng frêôn phá hủy tầng ôzôn và gây hiệu ứng lồng kính làm nóng trái đất. Do đó, các chất frêôn cần phải được nghiên cứu và thay thế bằng các môi chất lạnh mới hiệu suất cao, an toàn và thân thiện với môi trường. HVTH: Lê Thành Nhân Trang 2
21. Luận văn Thạc sĩ GVHD: TS. Đặng Văn Lái Một số môi chất lạnh mới tiêu biểu trên thế giới được nghiên cứu và đề nghị thay thế môi chất lạnh cũ như sau: Bảng 1.1: Một số môi chất lạnh mới tiêu biểu Môi chất Thay thế cho môi chất Môi chất lạnh tương lai, không clo R134a R12 hoặc R22 R407A/B R502 R407C, R410A, R404A R22 R507 R502 hoặc R22 R1234yf R22, R134a Môi chất lạnh tự nhiên R290 R22 hoặc R502 R600a R12 R717 R22 Nhược điểm các môi chất lạnh mới và cũ là không thể tạo được độ lạnh thấp dưới - 30 oC bằng chu trình lạnh 1 cấp. Đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến các vần đề của chu trình một cấp trong đó tiêu biểu như: - Yasin Ust, Ali Volkan Akkaya, Aykut Safa [17] đã phân tích chu trình máy lạnh nén hơi một cấp bằng phương pháp hiệu suất execgi cho các loại môi chất HVTH: Lê Thành Nhân Trang 3
22. S K L 0 0 2 1 5 4