Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu thực nghiệm quá trình nén CO2 trong hệ thống điều hòa không khí

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu thực nghiệm quá trình nén trong hệ thống điều hòa không khí sử dụng môi chất CO2, mang lại hiệu quả năng lượng cao.

• Tác giả: Nguyễn Phú Đức
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Thành Trung
• Trường học: Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Nhiệt
• Đề tài: Nghiên Cứu Thực Nghiệm Quá Trình Nén Trong Hệ Thống Điều Hòa Không Khí Dùng Môi Chất CO2
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• 1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. Tổng quan các nghiên cứu liên quan
• 2.1. Các nghiên cứu trên thế giới
• 3. CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
• 4. Quy trình lấy các thông số thực nghiệm
• 5. CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về quá trình nén CO2

Quá trình nén CO2 trong hệ thống điều hòa không khí là một yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích quá trình nén của khí CO2 trong hệ thống điều hòa không khí tại HCMUTE. Việc sử dụng CO2 như một môi chất lạnh tự nhiên không chỉ giúp giảm thiểu tác động đến môi trường mà còn mang lại hiệu suất làm lạnh cao. Theo nghiên cứu, áp suất đầu hút và đầu nén có xu hướng tăng khi nhiệt độ môi trường tăng, điều này cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa nhiệt độ và hiệu suất của hệ thống. "Khi nhiệt độ môi trường tăng từ 31,8°C lên 40,5°C, dòng điện đi vào máy nén tăng từ 2A đến 2,3A", điều này chứng tỏ rằng hiệu suất điều hòa có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường.

1.1. Tính chất của khí CO2

Khí CO2 có nhiều đặc tính nổi bật, bao gồm khả năng làm lạnh hiệu quả và tính an toàn cho môi trường. Là một môi chất lạnh tự nhiên, CO2 không gây hại cho tầng ozone và có khả năng giảm thiểu hiệu ứng nhà kính. Tuy nhiên, áp suất trong hệ thống sử dụng CO2 thường cao hơn so với các hệ thống truyền thống, điều này đòi hỏi các thiết bị và bộ phận của hệ thống phải được thiết kế đặc biệt để chịu được áp lực cao. "Việc sử dụng CO2 trong hệ thống điều hòa không khí có thể giúp giảm thiểu mật độ khí CO2 trong không khí, đồng thời thay thế các môi chất lạnh truyền thống gây ô nhiễm môi trường".

II. Phân tích hiệu suất hệ thống điều hòa không khí

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu suất điều hòa của hệ thống sử dụng CO2 có thể được cải thiện thông qua việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật. Việc so sánh giữa các bộ làm mát với diện tích truyền nhiệt khác nhau cho thấy rằng bộ làm mát có diện tích truyền nhiệt lớn hơn sẽ mang lại hiệu suất làm mát cao hơn. "So sánh giữa bộ làm mát với diện tích truyền nhiệt 5m2 và 3m2 cho thấy bộ làm mát lớn hơn đã làm tăng khả năng làm mát của hệ thống". Điều này cho thấy rằng việc thiết kế và lựa chọn thiết bị phù hợp là rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất của hệ thống điều hòa không khí.

2.1. Tác động của nhiệt độ môi trường

Nhiệt độ môi trường có tác động lớn đến hiệu suất điều hòa của hệ thống. Khi nhiệt độ môi trường tăng, áp suất đầu hút và đầu nén cũng tăng, dẫn đến việc tiêu thụ năng lượng cao hơn. "Khi nhiệt độ môi trường tăng, áp suất đầu hút và dòng điện máy nén giảm khi áp suất tĩnh của hệ thống thấp". Điều này cho thấy rằng việc kiểm soát nhiệt độ môi trường là rất quan trọng để duy trì hiệu suất tối ưu của hệ thống điều hòa không khí sử dụng CO2.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về quá trình nén CO2 trong hệ thống điều hòa không khí tại HCMUTE không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc áp dụng CO2 như một môi chất lạnh trong các hệ thống điều hòa không khí có thể giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và nâng cao hiệu suất làm lạnh. "Việc áp dụng CO2 vào mục đích làm lạnh sẽ góp phần giải quyết được hai vấn đề chính gây ô nhiễm môi trường hiện tại". Điều này cho thấy rằng nghiên cứu này có thể mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp điều hòa không khí tại Việt Nam.

3.1. Tương lai của hệ thống điều hòa không khí

Với sự phát triển của công nghệ và nhu cầu ngày càng cao về bảo vệ môi trường, việc sử dụng CO2 trong hệ thống điều hòa không khí sẽ trở thành xu hướng trong tương lai. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở để phát triển các hệ thống điều hòa không khí hiệu quả hơn, an toàn hơn và thân thiện với môi trường. "Nghiên cứu này sẽ góp phần bổ sung để tạo bước ngoặt và làm phát triển nền công nghiệp điện lạnh nước nhà nói chung".

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng, việc lựa chọn môi chất lạnh thân thiện với môi trường và hiệu quả năng lượng cao trong hệ thống điều hòa không khí trở thành vấn đề cấp thiết. Theo ước tính, các hệ thống điều hòa không khí truyền thống sử dụng môi chất HFCs và HCFCs góp phần làm suy giảm tầng ozone và tăng hiệu ứng nhà kính. Môi chất CO2 (R-744) được xem là giải pháp thay thế tiềm năng nhờ tính chất tự nhiên, không phá hủy tầng ozone và có hiệu suất làm lạnh cao. Tuy nhiên, CO2 hoạt động ở áp suất cao hơn nhiều so với các môi chất truyền thống, đòi hỏi thiết kế hệ thống chịu lực và tối ưu hóa kỹ thuật để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu thực nghiệm quá trình nén trong hệ thống điều hòa không khí sử dụng môi chất CO2, với mục tiêu thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều hòa CO2 có dàn lạnh microchanel và mini, đồng thời phân tích ảnh hưởng của quá trình nén đến áp suất, dòng điện máy nén và hiệu suất hệ thống. Nghiên cứu được thực hiện tại TP. Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2015-2018, với phạm vi tập trung vào hệ thống công suất lạnh khoảng 1,4 kW, sử dụng máy nén chuyên dụng công suất 450 W.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp dữ liệu thực nghiệm về đặc tính vận hành của hệ thống CO2, góp phần nâng cao hiệu quả năng lượng, giảm thiểu tác động môi trường và thúc đẩy ứng dụng rộng rãi công nghệ lạnh thân thiện tại Việt Nam. Các chỉ số như áp suất hút, áp suất nén, dòng điện máy nén và hệ số hiệu quả năng lượng (COP) được đo đạc và phân tích chi tiết nhằm đánh giá hiệu suất và đề xuất giải pháp cải tiến.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Chu trình lạnh 1 cấp CO2 Transcritical: Chu trình này vận hành trên điểm tới hạn của CO2 (31°C, 73,8 bar), trong đó quá trình ngưng tụ truyền thống được thay thế bằng quá trình giải nhiệt trong thiết bị gas cooler. Chu trình bao gồm các giai đoạn nén đoạn nhiệt, giải nhiệt đẳng áp, giãn nở đẳng enthalpy và bay hơi hấp thụ nhiệt.

• Đặc tính nhiệt động của CO2: CO2 có áp suất bay hơi cao hơn nhiều so với các môi chất truyền thống, đòi hỏi thiết kế hệ thống chịu áp lực cao. Các thông số như nhiệt độ, áp suất, enthalpy và entropy được xác định tại các điểm nút của chu trình để phân tích hiệu suất.

• Hiệu suất máy nén và hệ số làm lạnh (COP): Công suất điện tiêu thụ của máy nén được tính toán dựa trên hiệu suất chỉ thị, hiệu suất cơ học, hiệu suất truyền động và hiệu suất động cơ điện. COP được xác định từ tỷ số giữa công suất lạnh và công suất điện tiêu thụ.

Các khái niệm chính bao gồm: áp suất hút, áp suất nén, nhiệt độ môi trường, dòng điện máy nén, diện tích truyền nhiệt của thiết bị giải nhiệt và thiết bị bay hơi microchanel.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ mô hình thực nghiệm hệ thống điều hòa không khí sử dụng môi chất CO2, công suất lạnh 1,4 kW, lắp đặt tại TP. Hồ Chí Minh. Máy nén sử dụng là loại chuyên dụng của hãng SANDEN công suất 450 W. Thiết bị bay hơi microchanel và thiết bị giải nhiệt dạng dàn nóng ống đồng cánh nhôm được sử dụng.

• Phương pháp phân tích: Các thông số áp suất hút, áp suất nén, dòng điện máy nén, nhiệt độ môi trường và hiệu suất hệ thống được đo đạc liên tục trong các điều kiện vận hành khác nhau. Phân tích số liệu thực nghiệm kết hợp với tính toán lý thuyết dựa trên các công thức nhiệt động lực học và hiệu suất máy nén.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu kéo dài từ năm 2015 đến 2018, bao gồm các giai đoạn thiết kế, chế tạo mô hình, chạy thử nghiệm, thu thập và phân tích dữ liệu, so sánh kết quả thực nghiệm với lý thuyết.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình thực nghiệm được thiết kế với công suất lạnh nhỏ nhất hiện có của thiết bị bay hơi microchanel (1,4 kW), phù hợp với điều kiện thực tế tại TP. Hồ Chí Minh. Việc lựa chọn máy nén và thiết bị trao đổi nhiệt dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và khả năng chịu áp lực cao của môi chất CO2.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến áp suất và dòng điện máy nén: Khi nhiệt độ môi trường tăng từ 31,8°C lên 40,5°C, áp suất đầu hút và đầu nén của máy nén tăng tương ứng, dòng điện máy nén tăng từ 2 A lên 2,3 A. Điều này cho thấy nhiệt độ môi trường có ảnh hưởng trực tiếp đến tải và công suất tiêu thụ của máy nén.

2. Ảnh hưởng của áp suất cân bằng hệ thống: Khi áp suất tĩnh của hệ thống giảm, áp suất đầu hút và dòng điện máy nén cũng giảm theo. Ví dụ, tại áp suất cân bằng 54 bar, áp suất hút và áp suất nén duy trì ổn định, giúp máy nén hoạt động hiệu quả hơn.

3. So sánh hiệu quả giữa bộ làm mát có diện tích truyền nhiệt 5 m² và 3 m²: Bộ làm mát với diện tích truyền nhiệt lớn hơn (5 m²) đã làm tăng khả năng làm mát của hệ thống, nâng cao công suất lạnh và giảm tải cho máy nén. Kết quả thực nghiệm cho thấy hiệu suất làm lạnh tăng khoảng 10-15% so với bộ làm mát diện tích nhỏ hơn.

4. Hiệu suất hệ thống (COP): Hệ số hiệu quả năng lượng COP của hệ thống dao động trong khoảng 1,7 đến 2,4 tùy thuộc vào điều kiện vận hành và thiết kế dàn lạnh. COP giảm khoảng 20% khi nhiệt độ khí vào tăng từ 32,5°C đến 37°C, nhưng tăng khoảng 11% khi nhiệt độ bay hơi tăng từ 8,7°C đến 13,9°C.

Thảo luận kết quả

Các kết quả thực nghiệm cho thấy quá trình nén trong hệ thống điều hòa không khí sử dụng môi chất CO2 chịu ảnh hưởng mạnh mẽ bởi nhiệt độ môi trường và áp suất cân bằng hệ thống. Sự tăng áp suất và dòng điện máy nén khi nhiệt độ môi trường tăng là do yêu cầu công suất làm lạnh cao hơn để duy trì nhiệt độ đầu ra mong muốn. Điều này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về đặc tính vận hành của hệ thống CO2.

Việc sử dụng bộ làm mát có diện tích truyền nhiệt lớn hơn giúp tăng khả năng giải nhiệt, giảm áp suất làm việc của máy nén và nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống. Kết quả này đồng nhất với các nghiên cứu về thiết bị trao đổi nhiệt microchanel và minichanel, cho thấy thiết kế tối ưu bộ giải nhiệt là yếu tố then chốt để cải thiện hiệu suất.

Biểu đồ áp suất - enthalpy (p-h) và các đồ thị quan hệ giữa áp suất hút, áp suất nén, dòng điện máy nén và nhiệt độ môi trường được sử dụng để minh họa các mối quan hệ này, giúp trực quan hóa ảnh hưởng của các biến vận hành đến hiệu suất hệ thống.

So với các nghiên cứu trước đây, luận văn đã bổ sung dữ liệu thực nghiệm chi tiết về quá trình nén CO2 trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, góp phần làm rõ các đặc tính vận hành và đề xuất các giải pháp thiết kế phù hợp cho thị trường Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng diện tích bộ giải nhiệt: Khuyến nghị sử dụng bộ giải nhiệt có diện tích truyền nhiệt từ 5 m² trở lên để nâng cao khả năng giải nhiệt, giảm áp suất làm việc và tăng hiệu suất hệ thống. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể thực hiện: Nhà sản xuất thiết bị và đơn vị lắp đặt.

2. Tối ưu hóa quá trình nén và điều khiển máy nén: Áp dụng các phương pháp điều khiển thông minh để điều chỉnh công suất máy nén phù hợp với điều kiện môi trường, giảm tiêu thụ điện năng và tăng tuổi thọ thiết bị. Thời gian thực hiện: 12 tháng. Chủ thể thực hiện: Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ.

3. Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt microchanel và minichanel: Phát triển và ứng dụng các thiết bị trao đổi nhiệt dạng micro để tăng hiệu suất truyền nhiệt, giảm kích thước và trọng lượng hệ thống. Thời gian thực hiện: 18 tháng. Chủ thể thực hiện: Các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ lạnh.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức vận hành an toàn: Tổ chức các khóa đào tạo cho kỹ thuật viên và người vận hành về đặc tính áp suất cao của hệ thống CO2, quy trình vận hành và bảo trì an toàn nhằm giảm thiểu rủi ro. Thời gian thực hiện: liên tục. Chủ thể thực hiện: Các trường đại học, trung tâm đào tạo kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật nhiệt và điện lạnh: Luận văn cung cấp dữ liệu thực nghiệm và phân tích chuyên sâu về môi chất CO2, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển công nghệ lạnh thân thiện môi trường.

2. Doanh nghiệp sản xuất và lắp đặt hệ thống điều hòa không khí: Thông tin về thiết kế, lựa chọn thiết bị và vận hành hệ thống CO2 giúp cải tiến sản phẩm, nâng cao hiệu suất và đáp ứng tiêu chuẩn môi trường.

3. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách môi trường: Cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng các chính sách khuyến khích sử dụng môi chất lạnh thân thiện, giảm phát thải khí nhà kính.

4. Kỹ thuật viên và nhân viên vận hành hệ thống lạnh: Hướng dẫn thực tiễn về vận hành, bảo trì và an toàn trong hệ thống điều hòa sử dụng CO2, giúp nâng cao hiệu quả và giảm thiểu sự cố.

Câu hỏi thường gặp

1. Môi chất CO2 có ưu điểm gì so với các môi chất lạnh truyền thống?
   CO2 là môi chất lạnh tự nhiên, không phá hủy tầng ozone, có hiệu suất làm lạnh cao và giá thành thấp. Nó hoạt động ở áp suất cao nhưng thân thiện với môi trường hơn so với HFCs và HCFCs.

2. Áp suất làm việc cao của CO2 có gây nguy hiểm không?
   Áp suất làm việc của CO2 cao hơn nhiều so với môi chất truyền thống, do đó hệ thống phải được thiết kế chịu lực tốt và vận hành đúng quy trình để đảm bảo an toàn.

3. Làm thế nào để cải thiện hiệu suất hệ thống điều hòa CO2?
   Có thể tăng diện tích bộ giải nhiệt, sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt microchanel, áp dụng điều khiển thông minh cho máy nén và tối ưu hóa quá trình nén.

4. Hệ số hiệu quả năng lượng (COP) của hệ thống CO2 như thế nào?
   COP dao động từ khoảng 1,7 đến 2,4 tùy điều kiện vận hành. COP giảm khi nhiệt độ môi trường tăng nhưng có thể cải thiện bằng cách tăng nhiệt độ bay hơi và tối ưu thiết bị.

5. Có thể ứng dụng hệ thống điều hòa CO2 ở đâu?
   Hệ thống CO2 phù hợp cho điều hòa không khí dân dụng, thương mại, xe ô tô và các ứng dụng lạnh công nghiệp, đặc biệt ở những vùng khí hậu nhiệt đới và ôn đới.

Kết luận

• Luận văn đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình hệ thống điều hòa không khí sử dụng môi chất CO2 với công suất lạnh 1,4 kW, sử dụng máy nén chuyên dụng 450 W và thiết bị trao đổi nhiệt microchanel.

• Thực nghiệm cho thấy áp suất hút, áp suất nén và dòng điện máy nén tăng theo nhiệt độ môi trường, đồng thời bộ giải nhiệt có diện tích lớn giúp nâng cao hiệu suất làm lạnh.

• Hệ số hiệu quả năng lượng COP dao động trong khoảng 1,7-2,4, chịu ảnh hưởng bởi điều kiện vận hành và thiết kế thiết bị.

• Nghiên cứu góp phần làm rõ ảnh hưởng của quá trình nén trong hệ thống CO2, cung cấp dữ liệu thực nghiệm quý giá cho phát triển công nghệ lạnh thân thiện môi trường tại Việt Nam.

• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và đào tạo vận hành nhằm nâng cao hiệu quả và an toàn cho hệ thống điều hòa CO2 trong tương lai gần.

Tác giả khuyến khích các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp tiếp tục phát triển và ứng dụng công nghệ lạnh CO2 nhằm góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả năng lượng trong ngành điều hòa không khí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN PHÚ ĐỨC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH NÉN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ DÙNG MÔI CHẤT CO2 NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT - 60520115 S K C0 0 5 9 5 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 Luan van Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN PHÖ ĐỨC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH NÉN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ DÙNG MÔI CHẤT CO2 NGÀNH: KỸ THUẬT NHIỆT - 60520115 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG THÀNH TRUNG NCS. VÕ KIM HẰNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018 Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Phú Đức Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 24/07/1983 Nơi sinh: Tp.HCM Quê quán: Tp.HCM Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng:152 Nguyễn Duy Trinh, P. Bình Trưng Tây, Q2, TPHCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0908325857 Fax: E-mail: phuduccdnhcm@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 09/2006 đến 7/2011. Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM.

Ngành học: Kỹ thuật Nhiệt – Điện lạnh. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu bộ sấy không khí tận dụng nhiệt khói thải từ lò hơi. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 7/2011 tại Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. Người hướng dẫn: PGG.

Đặng Thành Trung Thạc Sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 2015 đến 2018 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ Thuật Nhiệt Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng thực nghiệm quá trình nén trong hệ thống điều hòa không khí dùng môi chất CO2 Ngày & nơi bảo vệ đề tài: 28/10/2018 tại Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM. Người hướng dẫn: PGS. TS Đặng Thành Trung III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Kiểm định viên & GV 2011 – 2012 Cty CP Kiểm Định & HLAT HLATLĐ 2012- Nay GV Trường CĐN TPHCM Giảng dạy NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang A Luan van LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu thực nghiệm quá trình nén trong hệ thống điều hòa không khí dùng môi chất CO2” là công trình nghiên cứu của tôi.

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 10 năm 2018 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Phú Đức NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang B Luan van LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên tác giả xin được gửi tới thầy PGS.TSĐặng Thành Trung và NCS. Võ Kim Hằng lời cảm ơn chân thành nhất, thầy đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và luôn quan tâm, động viên trong suốt quá trình thực hiện đề tài để tác giả có thể hoàn thành tốt bài đề tài “Nghiên cứu thực nghiệm quá trình nén trong hệ thống điều hòa không khí dùng môi chất CO 2”. Tác giả xin chân thành cảm ơn quý thầy đã hướng dẫn cung cấp và hỗ trợ về thiết bị cũng như phương pháp làm thực nghiệm để tác giả có thể hoàn thành đề tài một cách tốt nhất.

Tác giả cũng xin được chân thành cảm ơn đến tất cả Quý thầy cô bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học Sư phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức vô cùng quý báu thông qua các môn học trong chương trình đào tạo tạo nền tảng để tác giả có thể nghiên cứu và hoàn thành tốt đề tài. Dù đã rất cố gắng để thực hiện đề tài nhưng do hạn chế thời gian và nguồn tài liệu tham khảo nên tác giả không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ quí thầy để đề tài được hoàn thiện hơn. Học viên thực hiện Nguyễn Phú Đức NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang C Luan van TÓM TẮT Luận văn trình bày các nghiên cứu về áp suất và công suất của một hệ thống điều hòa không khí CO2.

Trong nghiên cứu này, chu trình của hệ thống lạnh thay đổi từ vùng hơi quá nhiệt cho máy nén thông thường đến vùng hai pha cho máy nén khí CO2. Trong nghiên cứu này, áp suất đầu hút và đầu nén tăng lên khi nhiệt độ môi trường tăng lên. Khi nhiệt độ môi trường tăng từ 31,8oC lên 40,5oC, dòng điện đi vào máy nén tăng từ 2A đến 2,3A. Ápsuấtđầu hút và dòng điện máy nén giảm khi áp suấttĩnh của hệ thống thấp.

So sánh giữa bộ làm mát với diện tích truyền nhiệt 5m2 và bộ làm mát bằng với diện tích truyền nhiệt 3m2, bộ làm mát bằng với diện tích truyền nhiệt cao đã làm tăng khả năng làm mát của hệ thống. NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang D Luan van ABSTRACT This is the presented investigations on the pressure and the power input of a CO2 air conditioning system. In this study, the cycle changes from the vapour region to the two phase region for the conventional compressor and CO2 compressor, respectively. The suction and discharge pressures increase when the ambient temperature increases.

When the ambient temperature increases from 31.5C, the compressor current increases from 2 A to 2. The suction pressure and the compressor current decrease as reducing the balance pressure of the system. Comparison between the gas cooler with heat transfer area of 5 m2and the gas cooler with heat transfer area of 3 m2, the gas cooler with high heat transfer area has increased the cooling capacity of the system. NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang E Luan van MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC.

A LỜI CAM ĐOAN. E DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU. I DANH MỤC HÌNH. K DANH MỤC BẢNG.

Tính cấp thiết của đề tài. Tổng quan các nghiên cứu liên quan. Các nghiên cứu trên thế giới. Các nghiên cứu trong nƣớc.

Mục tiêu và phƣơng pháp thực hiện đề tài. Giới hạn đề tài. Đặc tính của Carbon dioxide (CO2). Khái quát về chu trình lạnh 1 cấp nén CO2Transcritical .3 Các yêu cầu thiết kế của hệ thống điều hòa không khí CO2 .16 NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang F Luan van 2.3 Tính toán chu trình .4 Chọn nhiệt độ giải nhiệt và áp suất Pk làmviệc .5 Chọn nhiệt độ bayhơi .6 Tính cấp nén của chu trình.7 Chọn độ quá nhiệt .8 Xây dựng đồ thị và lập thông số các điểm nút.

Tính toán, thiết lập thông số các điểm nút .4 Chọn thiết bị cho hệ thống. Tính chọn thiết bị bay hơi. Tính chọn thiết bị giải nhiệt làm mát. Chọn van tiết lƣu.

CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM. Thiết kế, phác họa sơ bộ mô hình thực nghiệm. Thiết kế khung sƣờn cho mô hình. Thiết kế dàn lạnh.

Thiết kế dàn làm mát. Thiết kế hệ thống điều khiển cho mô hình. Kết thúc thiết kế và dựng hình 3D của mô hình. Quy trình chế tạo và lắp đặt mô hình thực nghiệm.

Quá trình lắp chế tạo khung. Chế tạo và lắp đặt dàn lạnh. Lắp đặt van tiết lƣu. Lắp đặt các thiết bị phụ trợ khác.

Kết thúc quá trình lắp đặt.51 NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang G Luan van 3. Quy trình lấy các thông số thực nghiệm. Các thiết bị đo trong quá trình lấy thông số. Tiến hành chạy mô hình và lấy các thông số thực nghiệm .CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

Quan hệ giữa áp suất cân bằng với áp suất hút,áp suất nén và dòng điện vào máy nén. Quan hệ nhiệt độ môi trƣờng với áp suất và dòng điện vào máy nén. Quan hệ giữa áp suất hút ,áp suất nén và dòng điện.4 Biểu diễn đồ thị p-h .5 So sánh khi sử dụng dàn lạnh Mini và dàn lạnh Micro. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .70 NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang H Luan van DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU 2 F - Diện tích, [m ] G - Lưu lượng khối lượng, [kg/s] 2 k - Hệ số truyền nhiệt, [W/m K] ∆t - Chênh lệch nhiệt độ, [°C] v- Tốc độ, m/s dng – Đường kính ngoài của ống, m dtr- Đường kính trong của ống, m λ – Hệ số dẫn nhiệt, W/mK P – Áp suất, bar t - Nhiệt độ, [°C] Q - Nhiệt lượng, [kW] N – Công suất, [kW] L– Công, [kW] COP – Hệ số hiệu quả năng lượng ɛ - Hệ số làm lạnh h – Enthalpy, [kJ/kg] s – Entrolpy, [kJ/kgK] η - Hiệu suất, [%] I – Cường độ dòng điện, [A] NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang I Luan van DANH MỤC HÌNH Hình 2.

Đồ thị thể hiện đường đặc tính nhiệt động của môi chất CO2. Đồ thị so sánh áp suất bay hơi của môi chất CO2 với các môi chất HCFC. Đồ thị biểu diễn chu trình lạnh 1 cấp CO2 Transcritical. Sơ đồ chu trình lạnh 1 cấp sử dụng môi chất CO2.

Đồ thị biểu diễn chu trình lạnh. Ảnh phác họa khung sườn mô hình bằng AutoCad. Hình ảnh của sắt hộp 20 x 20mm. Ảnh phác thảo sơ bộ dàn lạnh qua phần mềm AutoCad.

Tole tráng kẽm. Hình ảnh mô phỏng cụm dàn nóng. Hình ảnh tổng thể mặt trước của tủ điện điều khiển. Sơ đồ tổng thể mạch điện điều khiển hệ thống.

Mô phỏng mạch điện điều khiển đang hoạt động. Mô phỏng quá trình khởi động chéo bảo vệ hệ thống. Hình ảnh 3D tổng thể của hệ thống. Quá trình lắp và chế tạo khung.

Quá trình lắp bảng theo dõi thông số. Quá trình lắp dàn bay hơi .Cụm dàn nóng được lắp vào mô hình. Cụm máy nén trên hệ thống. Hoàn thành sơ bộ cụm dàn lạnh.

Quạt được cố định vào cụm dàn lạnh. Mặt trước và mặt sau của cụm dàn lạnh sau khi hoàn tất kết nối. Lắp đặt hoàn tất cụm dàn lạnh vào mô hình. Hoàn thành lắp đặt van tiết lưu tay cho mô hình.

Đồng hồ đo áp suất của hãng Badotherm, Holland .50 NGUYỄN PHÚ ĐỨC Trang K Luan van Hình 3. Bảng theo dõi thông số áp suất và nhiệt độ. Thử nghiệm hệ thống bằng Nitơ. Dùng máy hút chân không hệ thống.

Quá trình nạp môi chất CO2 cho hệ thống. Hoàn tất quá trình thiết kế, chế tạo mô hình. Dây cảm biến nhiệt độ PT100. Súng đo nhiệt từ xa.

Cảm biến nhiệt độ DS - 1. Camera nhiệt Fluke Ti9. Màn hình hiển thị của camera. Máy đo vận tốc gió.

Đồng hồ đo dòng điện.