by
1 Cơ sở hình thành
Khảo sát một sơ đồ gồm 2 chu trình như hình (5.1), với giả thiết áp suất trong bình ngưng của chu trình ngược chiều bằng áp suất trong thiết bị sinh hơi của chu trình thuận chiều. Áp suất trong bình bay hơi của chu trình ngược chiều bằng áp suất trong thiết bị ngưng tụ chu trình thuận chiều và lượng môi chất công tác đi qua tuabin và máy nén bằng nhau. Từ những giả thiết đó người ta đưa ra ý tưởng kết hợp 2 chu trình thành một chu trình mới bằng cách loại bỏ máy nén và tuabin và thay vào đó là một thiết bị tiết lưu như hình vẽ (5.2) để làm lạnh.
Tuy nhiên để làm lạnh được thì ở cùng áp suất, nhiệt độ môi chất công tác trong thiết bị bay hơi của chu trình ngược chiều phải nhỏ hơn nhiệt độ môi chất công tác trong thiết bị ngưng tụ của chu trình thuận chiều, điều này không thể xảy ra nếu môi chất công tác là đơn chất. Để thực hiện điều này thì môi chất công tác trong sơ đồ phải là hỗn hợp hai đơn môi chất, mặt khác hai môi chất công tác phải có nhiệt độ sôi cách biệt nhau ở cùng áp suất để đảm bảo hai chất công tác không cùng sôi và hóa hơi hay trong chu trình chỉ cho một môi chất công tác sôi, hóa hơi.Trong chu trình môi chất công tác sôi, hóa hơi người ta gọi là tác nhân lạnh còn chất công tác còn lại gọi là chất hấp thụ.
2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc
Hơi môi chất sau thiết bị bay hơi ở trạng thái (1) đi vào bình hấp thụ được dung dịch loãng hấp thụ trở thành dung dịch đặc, sau đó được bơm dung dịch, bơm vào thiết bị sinh hơi. Tại đây dung dịch đặc được gia nhiệt, môi chất lạnh sôi, hóa hơi và tách ra khỏi dung dịch đậm đặc ứng với trạng thái (6) đi về thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp trạng thái (7), sau đó đi qua thiết bị tiết lưu 1, tiết lưu giảm áp giảm nhiệt xuống áp suất bay hơi trạng thái (8). Rồi tiếp tục đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh, sôi, hóa hơi.
Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi trạng thái (1) lại đi vào bình hấp thụ.Còn tại thiết bị sinh hơi, sau khi hơi môi chất tách ra khỏi dung dịch đặc, dung dịch đặc trở thành dung dịch loãng trạng thái (4) đi qua thiết bị tiết lưu dung dịch, tiết lưu giảm áp, giảm nhiệt xuống trạng thái (5). Sau đó đi vào bình hấp thụ, tại đây dung dịch loãng hấp thụ hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi trở thành dung dịch đậm đặc lại được bơm dung dịch bơm lên thiết bị sinh hơi và chu trình cứ thế tiếp diễn.
3 Đặc điểm máy lạnh hấp thụ
Trong máy lạnh hấp thụ các quá trình ngưng tụ, tiết lưu, bay hơi hoàn toàn giống các quá trình trong máy lạnh nén hơi. Tuy nhiên, điểm khác biệt cơ bản là ở máy lạnh nén hơi quá trình nén được thực hiện bằng máy nén cơ còn ở máy lạnh hấp thụ, quá trình nén được thực hiện bằng “Máy nén nhiệt” là tập hợp gồm bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và thiết bị tiết lưu dung dịch. Năng lượng cấp vào máy lạnh hấp thụ là nhiệt năng do đó máy lạnh hấp thụ có thể làm việc với nhiều nguồn nhiệt khác nhau như khí đốt, hơi nước, nước nóng, các nguồn nhiệt thừa, nhiệt thải, thứ cấp...vv
Chất công tác sử dụng trong máy lạnh hấp thụ là dung dịch được trộn lẩn từ hai chất thuần khiết không tác dụng hóa học với nhau và có nhiệt độ sôi khác biệt ở cùng điều kiện áp suất, chất công tác trong máy lạnh hấp thụ không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường ở tầm vĩ mô. Trong hệ thống chỉ có chi tiết chuyển động là bơm dung dịch do đó hệ thống làm việc ổn định, ít ồn, ít rung tuổi thọ cao. Các thiết bị trong máy lạnh hấp thụ đơn giản, tuy nhiên thiết bị lớn, cồng kềnh chiếm diện tích lắp đặt lớn. Trong quá trình hấp thụ chất công tác sinh nhiệt vì vậy cần làm mát bình hấp thụ. Hiệu quả làm việc của máy lạnh hấp thụ không cao COP=0,35÷1,7.
Tuy nhiên, hiện nay nhân loại đang đứng trước vấn đề về ô nhiễm môi trường và tình trạng thiếu hụt về năng lượng thì việc sử dụng máy lạnh hấp thụ với đặc điểm là chất công tác không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường và năng lượng đầu vào là nhiệt năng có thể tận dụng từ các nguồn nhiệt thải, nguồn nhiệt có sẳn, các nguồn nhiệt rẻ tiền, vì vậy có thể nói máy lạnh hấp thụ là một trong những công nghệ lựa chọn trong tương lai.
4 Chất công tác trong máy lạnh hấp thụ
Chất công tác trong máy lạnh hấp thụ là hỗn hợp hai chất thuần khiết trong đó môi chất bay hơi gọi tác nhân lạnh và môi chất còn lại gọi là chất hấp thụ.
a.Yêu cầu chất công tác trong máy lạnh hấp thụ
- Tác nhân lạnh và chất hấp thụ trong chất công tác không phản ứng hóa học với nhau.
- Tác nhân lạnh và chất hấp thụ môi chất công tác phải có nhiệt độ sôi khác biệt nhau khi ở cùng điều kiện áp suất.
- Không xảy ra hiện tượng kết tinh khi làm việc.
- Bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc
- Phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy.
- Áp suất ngưng tụ Pk không được quá cao để giảm chiều dày các thiết bị, đảm bảo độ bền và an toàn cho hệ thống.
- Áp suất bay hơi Po không được quá nhỏ để hạn chế lọt không khí vào hệ thống
- Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt để giảm kích thước hệ thống.
- Độ nhớt càng nhỏ càng tốt để giảm tổn thất áp suất trên đường ống và tại các thiết bị.
- Hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, hệ số tỏa nhiệt đối lưu càng lớn càng tốt để giảm kích thước thiết bị trao đổi nhiệt.
- Khả năng hoà tan nước tốt để tránh hiện tượng tắc ẩm ở thiết bị tiết lưu.
- Khi rò rỉ không được độc hại với con người và gây ảnh hưởng xấu đến sản phẩm.
- Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ sản xuất, vận chuyển, sử dụng.
- Không dễ cháy nổ, không gây ra các hiệu ứng nhà kính, phá hủy tầng ozone.
b.Các chất công tác thường dùng trong máy lạnh hấp thụ
Theo lý thuyết thì có rất nhiều chất công tác có thể sử dụng trong máy lạnh hấp thụ. Tuy nhiên, về mặt thức tế do hiệu quả khi sử dụng nên hiện nay có hai chất công tác được sử dụng phổ biến là dung dịch NH3/H2O và dung dịch H2O/LiBr.
Khảo sát một sơ đồ gồm 2 chu trình như hình (5.1), với giả thiết áp suất trong bình ngưng của chu trình ngược chiều bằng áp suất trong thiết bị sinh hơi của chu trình thuận chiều. Áp suất trong bình bay hơi của chu trình ngược chiều bằng áp suất trong thiết bị ngưng tụ chu trình thuận chiều và lượng môi chất công tác đi qua tuabin và máy nén bằng nhau. Từ những giả thiết đó người ta đưa ra ý tưởng kết hợp 2 chu trình thành một chu trình mới bằng cách loại bỏ máy nén và tuabin và thay vào đó là một thiết bị tiết lưu như hình vẽ (5.2) để làm lạnh.Tuy nhiên để làm lạnh được thì ở cùng áp suất, nhiệt độ môi chất công tác trong thiết bị bay hơi của chu trình ngược chiều phải nhỏ hơn nhiệt độ môi chất công tác trong thiết bị ngưng tụ của chu trình thuận chiều, điều này không thể xảy ra nếu môi chất công tác là đơn chất. Để thực hiện điều này thì môi chất công tác trong sơ đồ phải là hỗn hợp hai đơn môi chất, mặt khác hai môi chất công tác phải có nhiệt độ sôi cách biệt nhau ở cùng áp suất để đảm bảo hai chất công tác không cùng sôi và hóa hơi hay trong chu trình chỉ cho một môi chất công tác sôi, hóa hơi.Trong chu trình môi chất công tác sôi, hóa hơi người ta gọi là tác nhân lạnh còn chất công tác còn lại gọi là chất hấp thụ.
2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc
Nguyên lý làm việc
Hơi môi chất sau thiết bị bay hơi ở trạng thái (1) đi vào bình hấp thụ được dung dịch loãng hấp thụ trở thành dung dịch đặc, sau đó được bơm dung dịch, bơm vào thiết bị sinh hơi. Tại đây dung dịch đặc được gia nhiệt, môi chất lạnh sôi, hóa hơi và tách ra khỏi dung dịch đậm đặc ứng với trạng thái (6) đi về thiết bị ngưng tụ nhả nhiệt đẳng áp cho môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp trạng thái (7), sau đó đi qua thiết bị tiết lưu 1, tiết lưu giảm áp giảm nhiệt xuống áp suất bay hơi trạng thái (8). Rồi tiếp tục đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt của đối tượng cần làm lạnh, sôi, hóa hơi.Hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi trạng thái (1) lại đi vào bình hấp thụ.Còn tại thiết bị sinh hơi, sau khi hơi môi chất tách ra khỏi dung dịch đặc, dung dịch đặc trở thành dung dịch loãng trạng thái (4) đi qua thiết bị tiết lưu dung dịch, tiết lưu giảm áp, giảm nhiệt xuống trạng thái (5). Sau đó đi vào bình hấp thụ, tại đây dung dịch loãng hấp thụ hơi sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi trở thành dung dịch đậm đặc lại được bơm dung dịch bơm lên thiết bị sinh hơi và chu trình cứ thế tiếp diễn.
3 Đặc điểm máy lạnh hấp thụ
Trong máy lạnh hấp thụ các quá trình ngưng tụ, tiết lưu, bay hơi hoàn toàn giống các quá trình trong máy lạnh nén hơi. Tuy nhiên, điểm khác biệt cơ bản là ở máy lạnh nén hơi quá trình nén được thực hiện bằng máy nén cơ còn ở máy lạnh hấp thụ, quá trình nén được thực hiện bằng “Máy nén nhiệt” là tập hợp gồm bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và thiết bị tiết lưu dung dịch. Năng lượng cấp vào máy lạnh hấp thụ là nhiệt năng do đó máy lạnh hấp thụ có thể làm việc với nhiều nguồn nhiệt khác nhau như khí đốt, hơi nước, nước nóng, các nguồn nhiệt thừa, nhiệt thải, thứ cấp...vv
Chất công tác sử dụng trong máy lạnh hấp thụ là dung dịch được trộn lẩn từ hai chất thuần khiết không tác dụng hóa học với nhau và có nhiệt độ sôi khác biệt ở cùng điều kiện áp suất, chất công tác trong máy lạnh hấp thụ không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường ở tầm vĩ mô. Trong hệ thống chỉ có chi tiết chuyển động là bơm dung dịch do đó hệ thống làm việc ổn định, ít ồn, ít rung tuổi thọ cao. Các thiết bị trong máy lạnh hấp thụ đơn giản, tuy nhiên thiết bị lớn, cồng kềnh chiếm diện tích lắp đặt lớn. Trong quá trình hấp thụ chất công tác sinh nhiệt vì vậy cần làm mát bình hấp thụ. Hiệu quả làm việc của máy lạnh hấp thụ không cao COP=0,35÷1,7.
Tuy nhiên, hiện nay nhân loại đang đứng trước vấn đề về ô nhiễm môi trường và tình trạng thiếu hụt về năng lượng thì việc sử dụng máy lạnh hấp thụ với đặc điểm là chất công tác không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường và năng lượng đầu vào là nhiệt năng có thể tận dụng từ các nguồn nhiệt thải, nguồn nhiệt có sẳn, các nguồn nhiệt rẻ tiền, vì vậy có thể nói máy lạnh hấp thụ là một trong những công nghệ lựa chọn trong tương lai.
4 Chất công tác trong máy lạnh hấp thụ
Chất công tác trong máy lạnh hấp thụ là hỗn hợp hai chất thuần khiết trong đó môi chất bay hơi gọi tác nhân lạnh và môi chất còn lại gọi là chất hấp thụ.
a.Yêu cầu chất công tác trong máy lạnh hấp thụ
- Tác nhân lạnh và chất hấp thụ trong chất công tác không phản ứng hóa học với nhau.
- Tác nhân lạnh và chất hấp thụ môi chất công tác phải có nhiệt độ sôi khác biệt nhau khi ở cùng điều kiện áp suất.
- Không xảy ra hiện tượng kết tinh khi làm việc.
- Bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc
- Phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy.
- Áp suất ngưng tụ Pk không được quá cao để giảm chiều dày các thiết bị, đảm bảo độ bền và an toàn cho hệ thống.
- Áp suất bay hơi Po không được quá nhỏ để hạn chế lọt không khí vào hệ thống
- Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt để giảm kích thước hệ thống.
- Độ nhớt càng nhỏ càng tốt để giảm tổn thất áp suất trên đường ống và tại các thiết bị.
- Hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, hệ số tỏa nhiệt đối lưu càng lớn càng tốt để giảm kích thước thiết bị trao đổi nhiệt.
- Khả năng hoà tan nước tốt để tránh hiện tượng tắc ẩm ở thiết bị tiết lưu.
- Khi rò rỉ không được độc hại với con người và gây ảnh hưởng xấu đến sản phẩm.
- Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ sản xuất, vận chuyển, sử dụng.
- Không dễ cháy nổ, không gây ra các hiệu ứng nhà kính, phá hủy tầng ozone.
b.Các chất công tác thường dùng trong máy lạnh hấp thụ
Theo lý thuyết thì có rất nhiều chất công tác có thể sử dụng trong máy lạnh hấp thụ. Tuy nhiên, về mặt thức tế do hiệu quả khi sử dụng nên hiện nay có hai chất công tác được sử dụng phổ biến là dung dịch NH3/H2O và dung dịch H2O/LiBr.
0 comments: