Máy lạnh hấp thụ NH3 H2O công suất nhỏ sử dụng nhiệt thải để sản xuất nước đá

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về nghiên cứu máy lạnh hấp thụ

1.2. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước

1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.4. Đánh giá kết quả các công trình nghiên cứu đã công bố

1.5. Lý do chọn đề tài

1.6. Phạm vi nghiên cứu

1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.8. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Mô tả hệ thống

2.1.1. Kết cấu hệ thống

2.1.2. Nguyên lý hoạt động

2.1.3. Thông số nhiệt động

2.2. Các ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt-truyền chất

2.2.1. Ảnh hưởng của kết cấu bình hấp thụ

2.2.2. Ảnh hưởng của chế độ chảy của dung dịch loãng

2.2.3. Ảnh hưởng của lưu lượng, nồng độ, và nhiệt độ dung dịch loãng

2.2.4. Ảnh hưởng của hơi NH3

2.2.5. Ảnh hưởng của nước giải nhiệt

3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG HỆ THỐNG

3.1. Mô hình toán của hệ thống

3.2. Lưu đồ thuật toán của hệ thống

3.3. Kết quả mô phỏng

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG

4.1. Bình hấp thụ

4.1.1. Tính thể tích bình sinh hơi

4.1.2. Kiểm tra bền cho bình sinh hơi

4.1.3. Tính thể tích bình chứa

4.1.4. Tính kiểm tra bền cho bình chứa

4.2. Bình ngưng tụ

4.2.1. Tính diện tích trao đổi nhiệt

4.2.2. Thiết kế bình ngưng tụ

4.2.3. Tính kiểm tra bền cho bình ngưng tụ

4.2.4. Tính diện tích trao đổi nhiệt

4.3. Ống chiết tách

4.4. Bộ trao đổi nhiệt dung dịch

4.4.1. Tính diện tích trao đổi nhiệt

5. CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

5.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm

5.2. Kết quả thí nghiệm

5.3. Xác định nồng độ dung dịch nạp

5.4. Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch loãng đến từ bình phát sinh

5.5. Ảnh hưởng của lưu lượng dòng hơi đến từ bộ bay hơi

5.6. Ảnh hưởng của nước giải nhiệt

6. CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

6.1. Chu trình lạnh hấp thụ

6.1.1. Nhiệt độ vận hành hệ thống

6.1.2. Đánh giá độ sai lệch

6.1.3. Nhiệt độ sinh hơi tối ưu

6.2. Bình hấp thụ kiểu màng chảy

6.2.1. Các ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ của màng chảy

6.2.2. Đánh giá độ sai lệch

6.2.3. Luận giải các nguồn nhiệt thải

7. CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

7.1. Những đóng góp khoa học

BÀI BÁO KHOA HỌC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Qui trình nạp dung dịch NH3-H2O, vận hành và khắc phục sự cố

Phụ lục 2 Bộ bản vẽ thiết kế gồm 06 bản vẽ

Phụ lục 3 Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo của đề tài

Phụ lục 4 Hợp đồng NCKH

Phụ lục 5 Thuyết minh đề tài NCKH

I. Tổng quan về hệ thống làm lạnh hấp thụ NH3 H2O công suất nhỏ

Phần này tập trung vào hệ thống làm lạnh hấp thụ, cụ thể là hệ thống sử dụng cặp chất lạnh NH3-H2O. Máy lạnh hấp thụ này được thiết kế với công suất nhỏ, phù hợp với nhu cầu sản xuất nước đá quy mô vừa và nhỏ. Một trọng tâm chính là khả năng tận dụng nhiệt thải làm nguồn năng lượng, góp phần tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường. Công nghệ hấp thụ NH3-H2O được lựa chọn vì tính hiệu quả, an toàn và thân thiện môi trường, so với các công nghệ làm lạnh khác. Nghiên cứu tập trung vào phân tích chu trình lạnh hấp thụ, bao gồm các giai đoạn hấp thụ, bay hơi, ngưng tụ và tiết lưu. Hệ thống làm lạnh công suất nhỏ này cần tối ưu hóa thiết kế để đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy trong vận hành. Giải pháp làm lạnh bền vững là mục tiêu hướng đến. Ứng dụng nhiệt thải công nghiệp được xem xét kỹ lưỡng, đảm bảo tính khả thi kinh tế và kỹ thuật.

1.1 Ưu điểm và nhược điểm của máy lạnh hấp thụ NH3 H2O

Máy lạnh hấp thụ NH3-H2O mang lại nhiều lợi ích. Nó sử dụng nhiệt thải thay vì điện năng, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành. Hơn nữa, amoniac (NH3) là chất lạnh tự nhiên, không gây hại tầng ozon và ít ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính. Tuy nhiên, máy lạnh hấp thụ cũng có những hạn chế. Hiệu suất của nó thường thấp hơn so với máy lạnh nén. Thiết kế và chế tạo phức tạp hơn, đòi hỏi kỹ thuật cao. Khả năng điều chỉnh công suất cũng hạn chế hơn. Amoniac nước làm lạnh cần được xử lý cẩn thận do tính độc hại của amoniac. So sánh máy lạnh hấp thụ và máy lạnh nén cần được thực hiện để đánh giá ưu nhược điểm của từng loại. Ứng dụng của máy lạnh hấp thụ trong công nghiệp đang được mở rộng nhờ các cải tiến về hiệu suất và độ tin cậy.

1.2 Phân tích chu trình lạnh hấp thụ và các thông số quan trọng

Nghiên cứu này tập trung vào phân tích chu trình lạnh hấp thụ. Chu trình lạnh hấp thụ bao gồm các quá trình chính: hấp thụ, bay hơi, ngưng tụ và tiết lưu. Hiệu suất hệ thống làm lạnh hấp thụ được đánh giá thông qua hệ số hiệu quả (COP). Các thông số quan trọng ảnh hưởng đến COP bao gồm nhiệt độ nguồn nhiệt, nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ và nồng độ dung dịch. Mô hình toán học hệ thống làm lạnh hấp thụ được xây dựng để mô phỏng và tối ưu hóa quá trình. Thiết kế hệ thống làm lạnh hấp thụ cần tối ưu hóa các thông số này để đạt hiệu suất cao nhất. Vận hành và bảo trì máy lạnh hấp thụ cũng được xem xét để đảm bảo độ bền và hiệu quả hoạt động lâu dài. Chi phí vận hành máy lạnh hấp thụ thấp hơn so với máy lạnh nén, nhờ tận dụng nguồn nhiệt thải.

II. Thiết kế và chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3 H2O công suất nhỏ

Phần này trình bày chi tiết về thiết kế và chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3-H2O công suất nhỏ. Bình hấp thụ, bình ngưng tụ, bộ bay hơi và các thành phần khác được thiết kế dựa trên các tính toán nhiệt động lực học và truyền nhiệt. Chất liệu được lựa chọn đảm bảo độ bền, chịu áp suất và tính tương thích với amoniac. Quá trình chế tạo được mô tả cụ thể, bao gồm các công đoạn gia công, lắp ráp và thử nghiệm. Kiểm tra độ bền các bộ phận là khâu quan trọng để đảm bảo an toàn vận hành. Ống chiết tách và bộ trao đổi nhiệt dung dịch được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất truyền nhiệt. Máy làm đá công suất nhỏ được tích hợp vào hệ thống để sản xuất nước đá.

2.1 Thiết kế các thành phần chính của hệ thống

Thiết kế hệ thống làm lạnh hấp thụ bắt đầu từ việc xác định các thông số vận hành. Bình hấp thụ cần có kích thước phù hợp để đảm bảo quá trình hấp thụ hiệu quả. Tính toán thể tích bình hấp thụ và kiểm tra độ bền là rất quan trọng. Bình ngưng tụ cần có diện tích trao đổi nhiệt đủ lớn để ngưng tụ hơi amoniac hiệu quả. Tính toán diện tích trao đổi nhiệt và kiểm tra độ bền cũng được thực hiện. Bộ bay hơi được thiết kế để bay hơi chất lạnh ở nhiệt độ thấp. Máy làm đá được tích hợp, đòi hỏi tính toán về diện tích làm lạnh và lưu lượng nước muối.

2.2 Thử nghiệm và đánh giá hiệu suất

Sau khi chế tạo, hệ thống được thử nghiệm để đánh giá hiệu suất. Xây dựng mô hình thực nghiệm cho phép đo đạc các thông số vận hành chính xác. Kết quả thí nghiệm được phân tích để xác định COP và hiệu suất làm lạnh. Ảnh hưởng của các thông số vận hành như lưu lượng dung dịch, nhiệt độ nguồn nhiệt và nhiệt độ bay hơi được nghiên cứu. Xác định nồng độ dung dịch nạp tối ưu giúp cải thiện hiệu suất. So sánh kết quả thí nghiệm và mô phỏng để đánh giá độ chính xác của mô hình. Nước đá sạch là sản phẩm cuối cùng, chất lượng được kiểm soát. Vận hành và bảo trì máy lạnh hấp thụ được mô tả rõ ràng, cung cấp hướng dẫn cho người sử dụng.

III. Kết luận và ứng dụng

Nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3-H2O công suất nhỏ sử dụng nhiệt thải để sản xuất nước đá. Hệ thống hoạt động ổn định và đạt hiệu suất đáp ứng yêu cầu. Kết quả nghiên cứu đóng góp vào việc phát triển công nghệ làm lạnh bền vững và tiết kiệm năng lượng. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống này rất rộng rãi, đặc biệt trong các ngành công nghiệp có nguồn nhiệt thải. Giải pháp tiết kiệm năng lượng này góp phần bảo vệ môi trường và giảm chi phí sản xuất. Thu hồi nhiệt thải là một hướng đi quan trọng trong phát triển bền vững.

3.1 Đóng góp của nghiên cứu

Nghiên cứu này đã có nhiều đóng góp quan trọng. Nó đã chứng minh tính khả thi của việc chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3-H2O công suất nhỏ tại Việt Nam. Mô hình toán học và phương pháp tối ưu hóa đã được phát triển. Dữ liệu thực nghiệm cung cấp thông tin quý giá cho việc thiết kế và vận hành hệ thống. Nghiên cứu cũng góp phần đào tạo nguồn nhân lực trong lĩnh vực kỹ thuật lạnh và sử dụng năng lượng hiệu quả. Sản xuất nước đá sạch bằng nguồn năng lượng tái tạo là một thành tựu đáng kể.

3.2 Tiềm năng ứng dụng và triển vọng phát triển

Máy lạnh hấp thụ NH3-H2O công suất nhỏ có tiềm năng ứng dụng rộng rãi. Nó có thể được sử dụng trong các nhà máy công nghiệp, xí nghiệp chế biến thực phẩm, và các cơ sở sản xuất cần làm lạnh quy mô vừa và nhỏ. Việc sử dụng nhiệt thải làm nguồn năng lượng giúp giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường. Trong tương lai, nghiên cứu có thể tập trung vào việc nâng cao hiệu suất hệ thống, giảm chi phí sản xuất và mở rộng quy mô ứng dụng. Giải pháp làm lạnh bền vững này đóng góp tích cực vào sự phát triển kinh tế - xã hội.

Nghiên cứu chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3 H2O công suất nhỏ cho sản xuất nước đá