ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LÊ THỊ THU HẰNG (Chủ biên) NGUYỄN ĐỨC NAM – TRẦN QUANG ĐẠT GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH MỚI Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình Công nghệ làm lạnh mới được biên soạn và thông qua Hội đồng sư phạm Nhà trường. Nội dung biện soạn ngắn gọn, dễ hiểu, súc tích. Các kiến thức trong toàn bộ giáo trình có mối liên hệ logic, chặt chẽ. Khi biên soạn giáo trình chúng tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến môn học và phù hợp với đối tượng sử dụng cũng như gắn những nội dung lý thuyết với những vấn đề của công việc trong thực tế.
Nội dung của giáo trình được biên soạn gồm: Bài 1: Máy lạnh hấp thụ. Bài 2: Thiết bị lạnh dùng năng lượng mặt trời Giáo trình được biên soạn cho đối tượng là học sinh Cao đẳng nghề và nó cũng là tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh viên Trung cấp nghề cũng như kỹ thuật viên đang làm việc ở các cơ sở kinh tế trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cuốn giáo trình được biên soạn dựa theo nội dung các tài liệu tham khảo. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng cuốn giáo trình chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót.
Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp để giáo trình được chỉnh sửa và ngày càng hoàn thiện hơn. Mọi góp ý xin gửi về Khoa điện Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội Xin trân trọng cám ơn! Hà Nội, ngày tháng năm Chủ biên: Lê Thị Thu Hằng 1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 2 Bài 1 Máy lạnh hấp thụ .2 Chu trình lý thuyết .3 Môi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ .4 Máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr) .5 Máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước.6 Máy lạnh hấp thụ hai và nhiều cấp .7 Máy lạnh hấp thụ khuếch tán .8 Máy lạnh hấp thụ chu kỳ. 32 Bài 2 Thiết bị lạnh dùng năng lượng mặt trời .2 Máy lạnh hấp phụ rắn dùng năng lượng mặt trời .3 Cấu tạo thiết bị máy lạnh hấp phụ .4 Tính toán nhiệt .5 Hệ thống lạnh sản xuất nước đá .6 Tổ hợp hệ thống sản xuất nước đá và nước .7 Máy lạnh hấp thụ dùng năng lượng mặt trời.
52 TÀI LIỆU THAM KHẢO:. 59 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: CÔNG NGHỆ LÀM LẠNH MỚI Mã mô đun: MĐ 28 Thời gian thực hiện mô đun I. Vị trí, tính chất của mô đun: 60 giờ (Lý thuyết: 20 giờ; Thực hành: 38 giờ; Kiểm tra: 2 giờ) - Vị trí: Mô đun được bố trí học sau khi đã học xong các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở, các môn học, mô đun chuyên môn nghề như: lạnh cơ bản, hệ thống điều hoà không khí cục bộ, hệ thống điều hoà không khí trung tâm, mô đun chuyên nghành - Tính chất: Đây là mô đun có tính chuyên sâu và mở rộng trong chương trình đào tạo của nghề kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí II. Mục tiêu của mô đun: Về kiến thức: - Mô đun giúp HS hiểu được chức năng, nhiệm vụ, cấu tạo, hoạt động của các thiết bị trong hệ thống lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn, năng lượng mặt trời.
Về kỹ năng: - Sau khi học mô đun này HS có thể lắp đặt sửa chữa bảo dưỡng các thiết bị trong hệ thống lạnh hấp thụ, hấp phụ rắn, máy lạnh năng lượng mặt trời. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỷ, tinh thần làm việc nhóm, an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp. Nội dung của mô đun: Thời gian Tổng Lý Thực hành, thí Thi/ TT Các bài trong mô đun số thuyết nghiện, thảo luận, Kiểm bài tập tra 1 Bài 1: Máy lạnh hấp thụ 30 10 19 1 2 Bài 2: Thiết bị lạnh dùng 30 10 19 1 năng lượng mặt trời Cộng 60 20 38 2 3 Bài 1 Máy lạnh hấp thụ Mục tiêu: - Trình bày được sơ đồ nguyên lý của một số hệ thống máy lạnh hấp thụ như: máy lạnh hấp thụ amôniắc/nước, máy lạnh hấp thụ nước/Bromualiti (H2O/LiBr), máy lạnh hấp thụ hai và nhiều cấp, máy lạnh hấp thụ khuếch tán, máy lạnh hấp thụ chu kỳ. - Trình bày được nguyên tắc hoạt động của các hệ thống máy lạnh hấp thụ.
- Giải được các bài toán đơn giản liên quan đến hệ thống máy lạnh hấp thụ. - Giải thích được các ưu nhược điểm của hệ thống máy lạnh hấp thụ. - Tra đồ thị h - cho hỗn hợp NH3/H2O; đồ thị lg P – 1/TH, thành thạo. - Tra các thông số tính toán trong các bảng, biểu thành thạo.
- Kỹ năng giải các bài toán máy lạnh hấp thụ. - Rèn tính cẩn thận, chính xác, trung thực, có ý thức tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Nội dung chính: 1.1 Đại cương Máy lạnh hấp thụ giữ một vai trò quan trọng trong kỹ thuật lạnh. Máy lạnh hấp thụ chu kỳ H2O/H2SO4 do Lesli phát minh năm 1810 và máy lạnh hấp thụ liên tục NH3/H2O do carré phát minh năm 1850.
Với chặng đường phát triển gần 200 năm, ngày nay các loại máy lạnh khác nhau đã được hoàn chỉnh và sử dụng có hiệu quả ở nhiều nước trên thế giới nhất là Liên Xô cũ và Mỹ. Ưu điểm lớn nhất của máy lạnh hấp thụ là không cần điện năng hoặc cơ năng mà chỉ sử dụng nguồn nhiệt năng có nhiệt độ không cao (80 1500C) để hoạt động. Chính vì thế, máy lạnh hấp thụ góp phần vào việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng khác nhau, tận dụng nhiệt năng thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền ở dạng nước nóng, hơi trích từ các tua bin ở các nhà máy nhiệt điện, từ các lò hơi của các nhà máy thực phẩm, công nghiệp nhẹ hoặc từ các sản phẩm cháy hoặc khí thải công nghiệp. Ưu điểm tiếp theo là máy lạnh hấp thụ rất đơn giản, kết cấu chủ yếu là các thiết bị trao đổi nhiệt và trao đổi chất, chế tạo dễ dàng, bộ phận chuyển động duy nhất là bơm dung dịch, cũng vì vậy máy lạnh hấp thụ vận hành đơn giản, 4 sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng, máy làm việc ít ồn và rung.
Trong vòng tuần hoàn môi chất không có dầu bôi trơn nên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt không bị bám dầu làm nhiệt trở tăng như máy lạnh nén hơi NH3. Máy lạnh hấp thụ cũng có nhược điểm là cồng kềnh, diện tích lắp đặt lớn hơn so với máy lạnh nén hơi. Lượng nước làm mát tiêu thụ cũng lớn hơn, vì phải làm mát thêm bình hấp thụ. Tuy nhiên, trong điều kiện Việt Nam, máy lạnh hấp thụ là rất phù hợp, nhất là về các mặt chế tạo và vận hành đơn giản, không cần điện năng mà có thể dùng than, củi để chạy máy 1.2 Chu trình lý thuyết Sơ đồ nguyên lý của máy lạnh hấp thụ lý thuyết được biểu diễn trên hình 1.1 SH - Bình sinh hơi HT - Bình hấp thụ BDD - Bơm dung dịch TLDD - Tiết lưu dung dịch Đường tuần hoàn môi chất lạnh Đường tuần hoàn dung dịch Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ Các quá trình của máy lạnh hấp thụ: 1 - 2 - Quá trình nén, được thực hiện nhờ một vòng tuần hoàn của dung dịch qua các thiết bị hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lưu dung dịch.
Cũng chính vì vậy tập hợp các thiếtbị trên được gọi là máy nén nhiệt. 5 2 - 3 - Quá trình ngưng tụ xảy ra ở thiết bị ngưng tụ 3 - 4 - Quá trình tiết lưu Nguyên lý làm việc của máy lạnh hấp thụ hay của máy mén nhiệt như sau: Bình hấp thụ HT “hút” hấp thụ hơi môi chất sinh ra từ bình bay hơi BH, cho tiếp xúc với dung dịch loãng từ van tiết lưu dung dịch đến. Do nhiệt độ thấp dung dịch loãng hấp thụ hơi môi chất để trở thành dung dịch đậm đặc. Nhiệt toả ra trong quá trình hấp thụ thải cho nước làm mát.
Dung dịch đậm đặc được bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi. Ở đây nhờ nhiệt độ cao, hơi môi chất sẽ bị tách ra khỏi dung dịch đậm đặc ở áp suất cao để đi vào thiết bị ngưng tụ. Ở thiết bị ngưng tụ môi chất sẽ nhường nhiệt cho môi trường làm mát và ngưng tụ lại thành lỏng môi chất vào thiết bị tiết lưu. Môi chất qua thiết bị tiết lưu áp suất và nhiệt độ giảm xuống vào bình bay hơi.
Ở bình bay hơi môi chất sẽ nhận nhiệt của vật cần làm lạnh và bay hơi và được dung dịch loãng trong bình hấp thụ hấp thụ và khép kín vòng tuần hoàn môi chất lạnh. Trong chu trình bình sinh hơi được gia nhiệt bằng hơi nước hoặc khí nóng, năng lượng mặt trời… Toàn bộ các thiết bị phía trên của TL, TLDD và bơm có áp suất ngưng tụ pk các thiết bị phía dưới có áp suất p0. Sau khi sinh hơi, dung dịch đậm đặc trở thành dung dịch loãng và qua van TLDD trở về bình hấp thụ, khép kín vòng tuần hoàn dung dịch. Để hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của máy lạnh hấp thụ ta có thể so sánh sơ đồ đơn giản của máy lạnh hấp thụ với máy lạnh nén hơi như sau: Chu trình máy lạnh hấp thụ Chu trình máy lạnh nén hơi Qk Qk 2 2 3 3 NT NT SH Pk TL Pk TL TLDD QH P0 MN P0 BDD BH BH HT QA 4 1 1 Q0 Q0 Phương trình cân bằng nhiệt qk + qA = q0 + qH + qB q k = q0 + l 6 Trong đó: Trong đó: qk - Năng suất nhiệt riêng, kJ/kg qk - Năng suất nhiệt riêng, kJ/kg q0 - Năng suất lạnh riêng, kJ/kg q0 - Năng suất lạnh riêng, kJ/kg qA - Nhiệt hấp thụ riêng, kJ/kg l - Công nén riêng, kJ/kg qH - Nhiệt riêng tiêu tốn cho quá trình sinh hơi, kJ/kg; qB - Nhiệt riêng tiêu tốn cho bơm dung dịch, kJ/kg; Hệ số lạnh của máy lạnh nén hơi: Hệ số lạnh của máy lạnh hấp thụ: q0 q0 q ε Vì qB << qH nên: 0 l qH qB qH Điều kiện cho một chu trình lạnh hấp thụ hoạt động được là: = r - a > 0 Trong đó: r - Nồng độ dung dịch đậm đặc; a - Nồng độ dung dịch loãng; - Còn gọi là vùng khử khí, nghĩa là hiệu nồng độ đậm đặc và loãng hoặc vùng khử khí phải dương 1.