chương 1 .36 Chương 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 Cơ sở lý thuyết mô hình tương tác phân tử .1 Cơ sở lý thuyết lực tương tác phân tử .2 Năng lượng tự do Helmholtz .3 Mô hình toán xác định lực tương tác phân tử .2 Cơ sở lý thuyết xác định số liệu nhiệt động dựa trên mô hình năng lượng tương tác phân tử .1 Cơ sở lý thuyết xác định các thông số nhiệt động .2 Cơ sở lý thuyết xác định các đại lượng đặc trưng trong mô hình tương tác phân tử .3 Cơ sở lý thuyết lựa chọn nghiên cứu môi chất lạnh tiềm năng .1 Văn bản pháp quy .2 Sàng lọc và lựa chọn môi chất lạnh tiềm năng .3 Xác định tính chất nhiệt động. Đánh giá tiềm năng thay thế .4 Kết luận chương 2 .61 Chương 3 – NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SỐ LIỆU NHIỆT ĐỘNG CỦA MÔI CHẤT R1234ze(Z) VÀ R1243zf .1 Số liệu nhiệt động của môi chất R1234ze(Z) .1 Số liệu nhiệt động cơ bản của R1234ze(Z) .2 Xác định đại lượng đặc trưng trong mô hình tương tác phân tử của R1234ze(Z) .3 Đánh giá độ chính xác, tin cậy số liệu nhiệt động của R1234ze(Z).4 Thông số nhiệt động của R1234ze(Z) trên đường bão hòa .5 Thông số nhiệt động của R1234ze(Z) trong vùng 1 pha .6 Đồ thị lgp-h của R1234ze(Z).2 Số liệu nhiệt động của môi chất R1243zf .1 Số liệu nhiệt động cơ bản của R1243zf .2 Xác định đại lượng đặc trưng trong mô hình tương tác phân tử của R1243zf .3 Đánh giá độ chính xác, tin cậy bộ số liệu nhiệt động của R1243zf .4 Thông số nhiệt động của R1243zf trên đường bão hòa .5 Thông số nhiệt động của R1243zf trong vùng 1 pha .6 Đồ thị lgp-h của môi chất R1243zf .3 Kết luận chương 3 .85 Chương 4 – NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT CHU TRÌNH LẠNH SỬ DỤNG MÔI CHẤT LẠNH TIỀM NĂNG .2 Phạm vi nghiên cứu lý thuyết chu trình lạnh .1 Các chế độ nghiên cứu .2 Lựa chọn môi chất .3 Cơ sở tính toán .4 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới chu trình.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi .2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ .3 Ảnh hưởng của hiệu suất nén không thuận nghịch của máy nén .5 Đánh giá tiềm năng thay thế của các môi chất nghiên cứu .1 Môi chất thay thế cho R22 .2 Môi chất thay thế cho R134a .6 Kết luận chương 4 .106 Chương 5 – NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CHU TRÌNH LẠNH SỬ DỤNG MÔI CHẤT R1234ze(E) .1 Thiết bị thí nghiệm.2 Thiết bị đo, thu thập dữ liệu và điều khiển .1 Thiết bị thu thập số liệu và kết nối máy tính .2 Hiệu chuẩn cảm biến nhiệt độ, áp suất .3 Kết nối đồng bộ các thiết bị đo và hiển thị dữ liệu trên máy tính .3 Cơ sở tính toán .4 Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm chu trình lạnh và các bước tiến hành .1 Chế độ nghiên cứu .2 Môi chất nghiên cứu .3 Các bước tiến hành thực nghiệm .5 Nghiên cứu thực nghiệm xác định COP của chu trình lạnh sử dụng R1234ze(E) và chu trình dùng R134a .6 Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chu trình lạnh sử dụng môi chất R1234ze(E).1 Nghiên cứu lý thuyết chu trình theo nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ bay hơi thực nghiệm và hiệu suất nén không thuận nghịch lý tưởng bằng 100 % .2 Nghiên cứu lý thuyết chu trình theo nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ bay hơi và hiệu suất nén không thuận nghịch thu được từ thực nghiệm .3 Chu trình tính theo thực nghiệm.4 So sánh đánh giá hiệu quả biến đổi năng lượng của chu trình lý thuyết và thực nghiệm .7 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nước lạnh đến COP của chu trình sử dụng môi chất R1234ze(E) và R134a .8 Kết luận chương 5 .128 CHƯƠNG 6 – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN. 131 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.137 Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo .140 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 142 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN.
PL1 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt AAD Độ sai lệch trung bình tuyệt đối (absolute average deviation) COP Hiệu quả biến đổi năng lượng của chu trình, thiết bị hoạt động theo chu trình ngược chiều, còn được gọi là chỉ số hiệu quả (Coefficient Of Performance) ECS Phương trình trạng thái dựa trên mô hình đồng dạng mở rộng (Extended Corresponding State) F Năng lượng Helmholtz F0 Năng lượng Helmholtz cho phần khí lý tưởng Fr Năng lượng Helmholtz cho phần thực FA Năng lượng do lực hấp dẫn (Attractive dispersion force contribution) FH Năng lượng do tương tác rắn (Hard-body contribution) FQ Năng lượng do tương tác đa cực (Quadrupolar contribution) GWP Tiềm năng làm nóng trái đất (Global warming potential) MBEOS Phương trình trạng thái dựa trên lý thuyết tương tác phân tử (Molecule Based Equation of State) MCL Môi chất lạnh ODP Tiềm năng làm suy giảm tầng ô-dôn (Ozone depletion potential) PC SAFT Mô hình toán học về tương tác của vật chất có cấu tạo mạch thẳng theo mô hình thống kê chuỗi (Perturbed-Chain Statistical Asociating Fluid Theory) PTTT Phương trình trạng thái (EOS: Equation Of State) R Môi chất lạnh (Refrigerant) STA Độ lệch chuẩn TN Thực nghiệm TBBH Thiết bị bay hơi TBNT Thiết bị ngưng tụ Đại lượng và đơn vị đo C Nhiệt dung riêng, J/(kgK) d Đường kính hạt rắn g Gia tốc trọng trường, m/s2 vii h entanpy, kJ/kg kB Hằng số Boltzmann (Boltzmann constant), J/K m Lưu lượng khối lượng, kg/s m Số phần tử tương đương p Áp suất, Pa Q*2 Mô men đa cực không thứ nguyên (Reduced squared quadrupolar moment) q Năng suất lạnh riêng thể tích, J/m3 s Entropy, J/(kgK) T Nhiệt độ, K hoặc ºC Tb Nhiệt độ sôi thường, ºC t Thời gian, s v Thể tích riêng, m3/kg Ký tự Hy lạp Hệ số dị hướng (Anisotropy factor) Hệ số thu gọn Hệ số mở rộng ϵ Chiều cao của giếng thế năng, J η Hiệu suất nén không thuận nghịch ξ Hệ số nén Π Tỉ số nén ρ Khối lượng riêng, kg/m3 Đường kính tương đương (segment diameter), Å ς Hệ số rút gọn τ Thời gian không thứ nguyên Hệ số đối xứng Chỉ số dưới 0 Thông số đặc trưng /Trạng thái hóa hơi b Giá trị nhiệt độ sôi thường (boiling) c Giá trị tới hạn (Critical) cal Thông số tính toán (Calculated) exp Thông số thực nghiệm (Experimental) viii f Chất lưu (Fluid) g Trạng thái hơi quá nhiệt (Gas) k Trạng thái ngưng tụ l Trạng thái lỏng quá lạnh (Liquid) Max Giá trị lớn nhất (Maximum) Min Giá trị nhỏ nhất (Minimum) NC Môi chất nghiên cứu p Quá trình đẳng áp (Isobaric) ql Trạng thái quá lạnh qn Trạng thái quá nhiệt r Trạng thái thực TT Môi chất cần thay thế Chỉ số trên ’ Trạng thái lỏng bão hòa ’’ Trạng thái hơi bão hòa khô 0 Lý tưởng (Ideal) ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Danh mục các loại máy lạnh bị áp dụng lệnh cấm trên thị trường của liên minh Châu Âu (nguồn [5]) 16 Bảng 1.2 Tổng kết xu hướng thay thế của thị trường (nguồn: [11]) 17 Bảng 1.3 Một số nghiên cứu theo hướng lý thuyết trên thế giới 27 Bảng 1.4 Một số nghiên cứu theo hướng lý thuyết ở trong nước 28 Bảng 1.5 Một số nghiên cứu theo hướng thực nghiệm trên thế giới 29 Bảng 1.6 Một số nghiên cứu theo hướng thực nghiệm ở trong nước 30 Bảng 1.7 Các đồng phân của R1225, R1234, R1243 31 Bảng 1.8 Thông số tới hạn, Cp0, của một số đồng phân HFO được tính dựa trên nhiệt độ bay hơi và cấu trúc phân tử (nguồn: [34]) 32 Bảng 1.9 Bảng khảo sát các nghiên cứu thực nghiệm được công bố cho các đồng phân HFO 34 Bảng 2.1 Hệ số và số mũ của năng lượng do lực hấp dẫn, FA 43 Bảng 2.2 Hệ số và số mũ của năng lượng do tương tác đa cực, FQ, Muller [44] 45 Bảng 3.1 Số liệu thông số tới hạn của R1234ze(Z) 64 Bảng 3.2 Số liệu áp suất bão hòa của R1234ze(Z) 65 Bảng 3.3 Số liệu thực nghiệm khối lượng riêng của R1234ze(Z) 65 Bảng 3.4 Bảng tổng kết sai số giữa dữ liệu áp suất bão hòa thực nghiệm và số liệu tính toán từ nghiên cứu này 67 Bảng 3.5 Thông số nhiệt động trên đường bão hòa của R1234ze(Z) (theo nhiệt độ) 72 Bảng 3.6 Thông số nhiệt động của R1234ze(Z) trong vùng 1 pha 74 Bảng 3.7 Số liệu thực nghiệm thông số tới hạn của R1243zf 77 Bảng 3.8 Số liệu áp suất bay hơi của R1243zf.9 Số liệu thực nghiệm khối lượng riêng của R1243zf.10 Thông số nhiệt động của lỏng bão hòa và hơi bão hòa khô của R1243zf (theo nhiệt độ) 82 Bảng 3.11 Thông số nhiệt động của R1243zf trong vùng 1 pha 84 Bảng 4.1 Các chế độ nhiệt độ bay hơi và ngưng tụ của hệ thống máy lạnh 89 Bảng 4.2 Tính chất chung của một số MCL được lựa chọn nghiên cứu 89 x Bảng 4.3 Độ sai lệch các tiêu chí về mặt nhiệt động của một số MCL thay thế cho R22 102 Bảng 4.4 Đánh giá tiềm năng thay thế của một số MCL cho môi chất R22 về mặt nhiệt động và hiệu quả năng lượng 102 Bảng 4.5 Đánh giá tổng thể tiềm năng thay thế của một số MCL cho môi chất R22 103 Bảng 4.6 Độ sai lệch các tiêu chí về mặt nhiệt động của một số MCL thay thế cho R134a 105 Bảng 4.7 Đánh giá tiềm năng thay thế của các MCL cho môi chất R134a về mặt nhiệt động và hiệu quả năng lượng 105 Bảng 4.8 Đánh giá tổng thể tiềm năng thay thế của một số MCL cho môi chất R134a 106 Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật của các thiết bị chính 111 Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật của bộ thu thập số liệu 113 Bảng 5.3 Độ không đảm bảo mở rộng U95 của các đầu đo nhiệt độ sau khi hiệu chuẩn 114 Bảng 5.4 Thông số nhiệt độ của đầu đo T2 chạy trong thời gian 10 phút ở chế độ thí nghiệm 116 Bảng 5.5 Thông số áp suất của đầu đo P1 chạy trong thời gian 10 phút ở chế độ thí nghiệm 118 Bảng 5.6 Thông số đặc trưng của chu trình sử dụng R1234ze(E) với hiệu suất nén không thuận nghịch bằng 100 % 124 Bảng 5.7 Thông số đặc trưng của chu trình sử dụng R1234ze(E) với hiệu suất nén không thuận nghịch thu được từ thực nghiệm 125 Bảng 5.8 Thông số đặc trưng của chu trình sử dụng R1234ze(E) thực nghiệm 125 Bảng PL.1 Thông số nhiệt động của R1234ze(Z) trên đường bão hòa PL17 Bảng PL.2 Bảng thông số nhiệt động theo áp suất và nhiệt độ của R1234ze(Z) ở vùng lỏng chưa sôi và hơi quá nhiệt PL23 Bảng PL.3 Thông số nhiệt động của R1243zf ở đường bão hòa PL36 Bảng PL.4 Bảng thông số nhiệt động theo áp suất và nhiệt độ của R1243zf ở vùng lỏng chưa sôi và hơi quá nhiệt PL40 Bảng PL.
