Tính Toán Lý Thuyết Hệ Thống Lạnh Ghép Tầng Với Môi Chất CO2 và R32

• Tác giả: Cao Thị Cẩm Vân
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Thành Trung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt
• Đề tài: Tính Toán Lý Thuyết Hệ Thống Lạnh Ghép Tầng Sử Dụng CO2 Và R32
• Loại tài liệu: báo cáo nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• CÁC KÝ HIỆU CHỦ YẾU
• THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.2. Lý do chọn đề tài
• 1.3. Mục tiêu đề tài
• 1.4. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Giới hạn đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về CO2
• 2.2. Ưu điểm
• 2.3. Nhược điểm
• 2.4. Tổng quan về R32
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LẠNH GHÉP TẦNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT CO2 VÀ R32
• 3.1. Tính toán các giá trị nhiệt độ ban đầu
• 3.1.1. Tính toán nhiệt độ ngưng tụ ở tầng cao (dùng môi chất R32)
• 3.1.2. Tính toán nhiệt độ bay hơi tầng thấp (dùng môi chất CO2)
• 3.1.3. Tính toán nhiệt độ ở thiết bị trao đổi nhiệt
• 3.2. Tính toán tầng thấp (dùng môi chất CO2)
• 3.3. Tính toán, thiết lập thông số các điểm nút
• 3.4. Tính chọn máy nén
• 3.5. Tính chọn thiết bị bay hơi
• 3.6. Tính toán tầng cao (dùng môi chất R32)
• 3.6.1. Tính toán, thiết lập thông số các điểm nút. Tính chọn thiết bị ngưng tụ
• 3.7. Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ - bay hơi kiểu ống lồng ống
• 3.8. Hệ số tỏa nhiệt của môi chất R744 (CO2)
• 3.9. Hệ số tỏa nhiệt của môi chất R32
• 3.10. Diện tích bộ trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống
• 3.11. Tính cách nhiệt, cách ẩm cho hệ thống
• 3.11.1. Tính cách nhiệt cho tường bao buồng lạnh
• 3.11.2. Tính cách nhiệt, cách ẩm ở thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Phương pháp thực nghiệm
• 4.2. Chuẩn bị vật dụng
• 4.3. Hình ảnh thực nghiệm
• 4.4. Điểm nút thực nghiệm hệ thống lạnh ghép tầng dùng môi chất CO2 và R32
• 4.5. Kết quả so sánh lý thuyết và thực nghiệm hệ thống lạnh ghép tầng dùng môi chất CO2 và R32
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Hình ảnh dụng cụ sử dụng cho việc ghi chép số liệu thực nghiệm
• 5.2. Hình ảnh thực nghiệm
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Hệ thống lạnh ghép tầng sử dụng CO2 và R32

Bài báo nghiên cứu hệ thống lạnh ghép tầng sử dụng hai môi chất lạnh khác nhau: CO2 và R32. Việc kết hợp này nhằm tận dụng ưu điểm của cả hai loại môi chất. CO2, hay R744, là một môi chất lạnh thân thiện với môi trường, có GWP thấp, nhưng lại hoạt động ở áp suất cao. R32 có hiệu suất làm lạnh tốt hơn, áp suất hoạt động thấp hơn CO2 nhưng lại có GWP cao hơn. Tính toán hệ thống lạnh là trọng tâm của nghiên cứu, bao gồm xác định các thông số điểm nút, chọn lựa và thiết kế các thiết bị chính trong hệ thống. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của việc kết hợp hai loại môi chất này trong một hệ thống ghép tầng, so sánh với các hệ thống sử dụng từng loại môi chất riêng lẻ. Các yếu tố như hiệu suất hệ thống lạnh, áp suất hệ thống lạnh, an toàn hệ thống lạnh, và chi phí hệ thống lạnh sẽ được xem xét.

1.1 Lựa chọn môi chất lạnh CO2 và R32

Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích CO2 làm lạnh và R32 làm lạnh. CO2, với ưu điểm về tính thân thiện môi trường (GWP thấp, không làm suy giảm tầng ozon - ODP bằng 0), là một lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống lạnh hiện đại. Tuy nhiên, áp suất hoạt động cao của CO2 đặt ra thách thức về thiết kế và an toàn. R32, mặt khác, là một môi chất lạnh hiệu quả với áp suất hoạt động thấp hơn, nhưng có GWP cao hơn đáng kể so với CO2. Việc lựa chọn sử dụng kết hợp cả hai môi chất trong một hệ thống lạnh ghép tầng là một giải pháp tối ưu, cân bằng giữa hiệu suất làm lạnh và tác động môi trường. Nghiên cứu sẽ phân tích sâu hơn về ưu điểm và nhược điểm của từng môi chất, cũng như những thách thức kỹ thuật trong quá trình thiết kế và vận hành hệ thống. Lựa chọn môi chất lạnh phù hợp là một yếu tố quyết định đến hiệu quả và tính bền vững của toàn bộ hệ thống.

1.2 Thiết kế và tính toán hệ thống lạnh ghép tầng

Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống lạnh ghép tầng, bao gồm việc xác định các thông số điểm nút trong chu trình làm lạnh của cả hai môi chất. Tính toán hệ thống lạnh bao gồm việc xác định các thông số nhiệt động lực học như nhiệt độ, áp suất, entanpy, entropi tại các điểm khác nhau trong hệ thống. Tính toán tải lạnh được thực hiện để đảm bảo hệ thống đáp ứng được yêu cầu làm lạnh. Việc lựa chọn các thiết bị chính như máy nén, thiết bị bay hơi, thiết bị ngưng tụ được thực hiện dựa trên kết quả tính toán. Phần mềm tính toán hệ thống lạnh có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình thiết kế và tối ưu hóa hệ thống. Quy trình tính toán hệ thống lạnh được trình bày một cách chi tiết, bao gồm các công thức, phương trình và phương pháp tính toán. Ví dụ tính toán hệ thống lạnh được đưa ra để minh họa cho quá trình tính toán.

1.3 Phân tích hiệu suất và so sánh

Kết quả tính toán hệ thống lạnh được sử dụng để đánh giá hiệu suất hệ thống lạnh CO2 và hiệu suất hệ thống lạnh R32 trong hệ thống ghép tầng. Hiệu suất hệ thống lạnh được đánh giá thông qua các chỉ số như COP (hệ số hiệu quả năng lượng). Nghiên cứu sẽ so sánh hiệu suất hệ thống lạnh ghép tầng với các hệ thống sử dụng riêng lẻ CO2 hoặc R32. So sánh CO2 và R32 làm lạnh về hiệu quả năng lượng và tác động môi trường được thực hiện. Ưu điểm và nhược điểm của từng giải pháp sẽ được phân tích dựa trên các kết quả thực nghiệm. Kết quả sẽ cung cấp thông tin hữu ích cho việc lựa chọn môi chất lạnh và thiết kế hệ thống lạnh hiệu quả và thân thiện với môi trường. An toàn hệ thống lạnh CO2 và an toàn hệ thống lạnh R32 cũng được xem xét.