Nghiên cứu bộ trao đổi nhiệt tấm micro với năng suất lạnh 2000W

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

1.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.2.1. Các nghiên cứu về CO2 và hệ thống lạnh ghép tầng

1.2.2. Các nghiên cứu về tấm micro

1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.3.1. Các nghiên cứu về CO2 và hệ thống lạnh ghép tầng

1.3.2. Các nghiên cứu về tấm micro

1.4. Mục tiêu nghiên cứu

1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.6. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

1.6.1. Nội dung nghiên cứu

1.6.2. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG 2: CHẤT LÀM LẠNH VÀ HỆ THỐNG LẠNH GHÉP TẦNG

2.1. Chất làm lạnh CO2

2.1.1. Giới thiệu về CO2

2.1.2. Tính chất nhiệt – vật lý của CO2

2.2. Chất làm lạnh R134a

2.2.1. Giới thiệu về R134a

2.2.2. Tính chất nhiệt – vật lý của R134a

2.3. Hệ thống lạnh ghép tầng

2.4. Thiết bị trao đổi nhiệt tấm micro

2.5. Hệ số truyền nhiệt tổng

2.5.1. Hệ số tỏa nhiệt của chất làm lạnh trong thiết bị bay hơi và thiết bị ngưng tụ

2.5.2. Hệ số tỏa nhiệt của chất làm lạnh trong thiết bị bay hơi - ngưng tụ ghép tầng tấm micro

2.6. Phương trình truyền nhiệt

2.7. Phương trình cân bằng nhiệt

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM

3.1. Tính toán thiết kế hệ thống lạnh ghép tầng

3.1.1. Tính toán cho chu trình CO2

3.1.2. Tính toán cho chu trình R134a

3.1.3. Tính toán chọn thiết bị trao đổi nhiệt

3.2. Thiết lập thực nghiệm

3.3. Các thiết bị chính của hệ thống

4. CHƯƠNG 4: CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Thông số nhiệt động chu trình cho 3 trường hợp

4.2. So sánh các thông số nhiệt động của trường hợp 1 và lý thuyết

4.2.1. So sánh điểm nút của trường hợp 1 (TH1) và lý thuyết

4.2.2. So sánh Q0, Qk, L, ε và COP hệ thống của trường hợp 1 và lý thuyết

4.3. So sánh các thông số nhiệt động của trường hợp 2 và [44]

4.3.1. So sánh điểm nút của trường hợp 2 (TH2) và [44]

4.3.2. So sánh Q0, Qk, L, ε và COP hệ thống của trường hợp 2 và [44]

4.4. So sánh các thông số nhiệt động của trường hợp 3 và [43]

4.4.1. So sánh điểm nút của trường hợp 3 (TH3) và [43]

4.4.2. So sánh công nén L và COP hệ thống của trường hợp 3 và [43]

4.5. So sánh chênh lệch nhiệt độ ghép tầng

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về bộ trao đổi nhiệt tấm micro và năng suất lạnh 2000W

Luận văn tập trung vào nghiên cứu thực nghiệm một bộ trao đổi nhiệt tấm micro (micro plate heat exchanger) với năng suất lạnh 2000W. Đây là một đề tài có ý nghĩa thiết thực, hướng đến việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm kích thước của hệ thống lạnh. Bộ trao đổi nhiệt tấm micro được lựa chọn do ưu điểm về khả năng truyền nhiệt cao, diện tích bề mặt lớn trên một đơn vị thể tích, và khả năng giảm thiểu tổn thất áp suất. Nghiên cứu này đóng góp vào việc ứng dụng rộng rãi CO2 làm chất lạnh thân thiện môi trường, giải quyết vấn đề hiệu ứng nhà kính. Năng suất lạnh 2000W là mục tiêu thiết kế, thể hiện khả năng ứng dụng thực tiễn của hệ thống. Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc đánh giá hiệu quả truyền nhiệt, tối ưu hóa thiết kế và so sánh với các loại bộ trao đổi nhiệt truyền thống.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính là thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một bộ trao đổi nhiệt tấm micro đạt năng suất lạnh 2000W, sử dụng chất lạnh CO2 trong hệ thống lạnh ghép tầng. Phạm vi nghiên cứu bao gồm: thiết kế trao đổi nhiệt tấm micro, tính toán và mô phỏng bằng phần mềm ANSYS và các phương pháp CFD, xây dựng và thực hiện thí nghiệm, phân tích kết quả và so sánh với các nghiên cứu khác. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất như kích thước tấm micro, kênh dòng chảy, và vật liệu trao đổi nhiệt sẽ được xem xét. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin về hiệu suất trao đổi nhiệt, tổn thất áp suất, và tiêu thụ năng lượng của hệ thống. Nghiên cứu cũng sẽ đề cập đến chi phí và ứng dụng công nghiệp của công nghệ này. Ứng dụng trong điều hòa không khí và sản xuất điện sẽ được đặc biệt quan tâm.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Giai đoạn lý thuyết bao gồm: tính toán thiết kế, mô hình hóa CFD bằng phần mềm chuyên dụng, phân tích số để tối ưu hóa thiết kế. Giai đoạn thực nghiệm bao gồm: chế tạo bộ trao đổi nhiệt, xây dựng hệ thống thử nghiệm, thu thập dữ liệu thực nghiệm thực tế, và phân tích số liệu. Kết quả thực nghiệm sẽ được so sánh với kết quả lý thuyết và các nghiên cứu trước đây để đánh giá độ chính xác và hiệu quả của mô hình hóa và thiết kế. Các thông số như nhiệt độ, áp suất, và lưu lượng sẽ được đo đạc và phân tích cẩn thận. So sánh hiệu quả với các loại trao đổi nhiệt khác sẽ được thực hiện để đánh giá ưu điểm của trao đổi nhiệt tấm micro.

II. Kết quả và thảo luận

Phần này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm của bộ trao đổi nhiệt tấm micro với năng suất lạnh 2000W. Kết quả bao gồm các thông số nhiệt động của hệ thống, như hiệu suất trao đổi nhiệt, tổn thất áp suất, và COP (Coefficient of Performance - Hệ số hiệu suất). Dữ liệu thực nghiệm sẽ được phân tích và so sánh với kết quả mô phỏng để đánh giá độ chính xác của mô hình. Phân tích ANSYS sẽ giúp xác định các vùng có hiệu suất cao và thấp trong bộ trao đổi nhiệt, hỗ trợ tối ưu hóa thiết kế. Ảnh hưởng của các tham số thiết kế đến hiệu suất của hệ thống, như kích thước kênh, vật liệu, và loại chất lỏng làm lạnh, sẽ được thảo luận chi tiết. So sánh với các loại trao đổi nhiệt khác sẽ giúp xác định vị trí và tiềm năng ứng dụng của công nghệ trao đổi nhiệt tấm micro trong hệ thống lạnh.

2.1. Phân tích kết quả thực nghiệm

Phần này trình bày chi tiết các kết quả thu được từ thí nghiệm. Dữ liệu về nhiệt độ, áp suất, và lưu lượng chất lỏng tại các điểm khác nhau trong hệ thống sẽ được trình bày dưới dạng biểu đồ và bảng. Phân tích số liệu sẽ tập trung vào việc đánh giá hiệu suất trao đổi nhiệt của bộ trao đổi nhiệt tấm micro, tổn thất áp suất, và COP của hệ thống. Các kết quả này sẽ được so sánh với các giá trị lý thuyết dự đoán từ mô hình CFD và các công thức tính toán. Độ lệch giữa kết quả thực nghiệm và lý thuyết sẽ được phân tích và giải thích. Ảnh hưởng của các điều kiện biên như nhiệt độ môi trường và lưu lượng chất lỏng đến hiệu suất hệ thống sẽ được thảo luận. Hình ảnh và biểu đồ sẽ được sử dụng để minh họa rõ ràng các kết quả.

2.2. Thảo luận và so sánh

Phần này tập trung vào việc thảo luận về ý nghĩa và tầm quan trọng của các kết quả nghiên cứu. Kết quả thực nghiệm sẽ được so sánh với các nghiên cứu tương tự đã được công bố trên thế giới. Ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng bộ trao đổi nhiệt tấm micro trong hệ thống lạnh sẽ được phân tích. So sánh với các loại bộ trao đổi nhiệt khác, về mặt hiệu suất và chi phí, sẽ giúp đánh giá tính khả thi của công nghệ này. Các đề xuất và kiến nghị để cải thiện hiệu suất và giảm chi phí của hệ thống sẽ được đưa ra. Những hạn chế của nghiên cứu cũng sẽ được nêu rõ để cung cấp cái nhìn toàn diện hơn về công trình. Xu hướng nghiên cứu trong lĩnh vực trao đổi nhiệt tấm micro và ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau sẽ được đề cập.

III. Kết luận và kiến nghị

Phần này tóm tắt những kết quả chính của luận văn. Nó đánh giá tổng quan về hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt tấm micro trong việc đạt được năng suất lạnh 2000W. Những thành tựu đạt được và những đóng góp của nghiên cứu sẽ được nhấn mạnh. Những hạn chế của nghiên cứu được chỉ ra. Cuối cùng, luận văn đưa ra các kiến nghị cho các nghiên cứu tương lai, tập trung vào việc cải thiện thiết kế, mở rộng ứng dụng và giải quyết những vấn đề còn tồn tại. Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể liên quan đến việc sử dụng các vật liệu mới, tối ưu hóa hình dạng kênh, và tích hợp với các công nghệ khác để nâng cao hiệu quả của hệ thống.

Nghiên cứu thực nghiệm bộ trao đổi nhiệt tấm micro có năng suất lạnh 2000W