Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Chế Tạo Và Thực Nghiệm Thiết Bị Ngưng Tụ Kiểu Ống Lồng Ống Sử Dụng CO2 Cho Hệ Thống Điều Hòa Không Khí

• Tác giả: Nguyễn Quốc Huy
• Người hướng dẫn: TS. Đoàn Minh Hùng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật nhiệt
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống sử dụng môi chất CO2 cho hệ thống điều hòa không khí
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
• 1.2.1. Nghiên cứu ngoài nước
• 1.2.2. Nghiên cứu trong nước
• 1.3. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.4. Mục tiêu đề tài
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp thực hiện
• 1.7. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về môi chất lạnh CO2
• 2.1.1. Giới thiệu môi chất CO2
• 2.1.2. Quy trình chế tạo CO2 rắn
• 2.1.3. Quá trình bay hơi của CO2 rắn
• 2.2. Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống
• 2.2.1. Tính toán lý thuyết chu trình
• 2.2.2. Thông số tính toán đầu vào
• 2.2.3. Các thông số làm việc của hệ thống điều hòa không khí
• 2.2.3.1. Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh, t0
• 2.2.3.2. Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh, tk
• 2.2.3.3. Độ quá lạnh, △tql
• 2.2.3.4. Độ quá nhiệt, △tqn
• 2.2.4. Tính toán các thông số điểm nút
• 2.2.5. Tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ
• 2.2.5.1. Thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống
• 3. CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
• 3.1. Thiết kế thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống
• 3.1.1. Bố trí thiết bị và đường ống của mô hình
• 3.1.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thực nghiệm
• 3.1.3. Bản vẽ chế tạo
• 3.2. Thiết kế bình nạp môi chất CO2 rắn
• 3.2.1. Bố trí thiết bị
• 3.2.2. Chuẩn bị vật liệu
• 3.3. Quy trình chế tạo thiết bị ngưng tụ
• 3.3.1. Lưu đồ quy trình chế tạo
• 3.3.2. Chuẩn bị dụng cụ
• 3.3.3. Chuẩn bị vật liệu
• 3.3.4. Hàn ống đồng
• 3.3.5. Lắp đặt thiết bị cho thiết bị ngưng tụ
• 3.3.6. Lắp đặt thiết bị thiết bị cho quạt giải nhiệt
• 3.3.7. Nạp môi chất CO2 rắn cho hệ thống
• 3.3.8. Quy trình vận hành và kiểm tra hệ thống
• 3.3.8.1. Quy trình kiểm tra
• 3.3.8.2. Quy trình vận hành
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Phương pháp thực nghiệm
• 4.2. Kết quả thực nghiệm
• 4.2.1. Thông số điểm nút thực nghiệm
• 4.2.2. Tính toán nhiệt
• 4.2.3. Đồ thị kết quả vận hành
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết bị ngưng tụ ống lồng ống

Thiết bị ngưng tụ ống lồng ống là một thành phần quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí, đặc biệt khi sử dụng CO2 làm chất lạnh. Thiết bị này được thiết kế để tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt, giúp tăng hiệu suất ngưng tụ. Nghiên cứu tập trung vào việc chế tạo và thử nghiệm thiết bị này với mục tiêu đạt được hiệu suất cao trong điều kiện vận hành thực tế. Các thông số kỹ thuật như kích thước ống, vật liệu, và cách bố trí được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả.

1.1. Thiết kế và chế tạo

Quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị ngưng tụ ống lồng ống bao gồm việc lựa chọn vật liệu phù hợp, tính toán kích thước ống, và bố trí các thành phần sao cho tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt. Vật liệu chính được sử dụng là đồng và nhựa, đảm bảo độ bền và khả năng chịu nhiệt. Các bước chế tạo được thực hiện theo quy trình chuẩn, từ việc cắt ống, hàn, đến lắp ráp các thành phần.

1.2. Thử nghiệm hiệu suất

Thử nghiệm hiệu suất của thiết bị ngưng tụ được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm, với các thông số như nhiệt độ, áp suất, và lưu lượng môi chất được kiểm soát chặt chẽ. Kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị đạt hiệu suất ngưng tụ cao, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật. Các dữ liệu thu thập được sử dụng để đánh giá và cải tiến thiết kế.

II. Hệ thống điều hòa không khí sử dụng CO2

Hệ thống điều hòa không khí sử dụng CO2 làm chất lạnh là một giải pháp thân thiện với môi trường, nhờ vào chỉ số GWP và ODP thấp của CO2. Nghiên cứu này tập trung vào việc tích hợp thiết bị ngưng tụ ống lồng ống vào hệ thống điều hòa, nhằm tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh. Các thông số vận hành như nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, và độ quá nhiệt được tính toán và kiểm soát chặt chẽ.

2.1. Chu trình lạnh CO2

Chu trình lạnh CO2 được nghiên cứu và tính toán dựa trên các thông số nhiệt động lực học. Chu trình này bao gồm các giai đoạn nén, ngưng tụ, giãn nở, và bay hơi. Kết quả tính toán lý thuyết được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để đánh giá độ chính xác và hiệu quả của hệ thống.

2.2. Ứng dụng thực tế

Ứng dụng thực tế của hệ thống điều hòa sử dụng CO2 được đánh giá thông qua các thử nghiệm vận hành trong điều kiện thực tế. Kết quả cho thấy hệ thống đạt hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, và giảm thiểu tác động đến môi trường. Các dữ liệu thu thập được sử dụng để cải tiến thiết kế và nâng cao hiệu quả vận hành.

III. Công nghệ làm lạnh thân thiện môi trường

Công nghệ làm lạnh thân thiện môi trường là xu hướng phát triển trong ngành điều hòa không khí, với mục tiêu giảm thiểu tác động đến môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng CO2 làm chất lạnh, một giải pháp tiềm năng thay thế các môi chất truyền thống. Các thiết bị và hệ thống được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu phát thải khí nhà kính.

3.1. Hiệu suất ngưng tụ

Hiệu suất ngưng tụ là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả của hệ thống làm lạnh. Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện hiệu suất ngưng tụ thông qua việc tối ưu hóa thiết kế thiết bị và điều chỉnh các thông số vận hành. Kết quả cho thấy hiệu suất ngưng tụ được cải thiện đáng kể, góp phần nâng cao hiệu quả tổng thể của hệ thống.

3.2. Ứng dụng CO2 trong HVAC

Ứng dụng CO2 trong hệ thống HVAC là một giải pháp tiềm năng để giảm thiểu tác động đến môi trường. Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả của việc sử dụng CO2 trong các hệ thống điều hòa không khí, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến và nâng cao hiệu quả vận hành.