Tối ưu hóa thông số nhiệt động hệ thống lạnh ghép tầng sử dụng R134a

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Tình hình nghiên cứu

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1.3. Mục tiêu nghiên cứu

1.4. Đối tượng phạm vi nghiên cứu

1.5. Phương pháp nghiên cứu

2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THIẾT

2.1. Giới thiệu về môi chất lạnh

2.2. Môi chất lạnh R744

2.3. Môi chất lạnh R134a

2.4. Giới thiệu về hệ thống lạnh ghép tầng

2.5. Công thức tính toán

2.6. Tính toán chu trình tầng cao

2.7. Tính toán chu trình tầng thấp

2.8. Tính toán chu trình ghép tầng

2.9. Các phương pháp nghiên cứu

2.9.1. Phương pháp Taguchi

2.9.2. Phương pháp phân tích phương sai (ANOVA)

2.9.3. Phần mềm Minitab

3. CHƯƠNG III: THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM VÀ THU THẬP SỐ LIỆU

3.1. Thiết kế thực nghiệm cho Taguchi và phân tích ANOVA

3.2. Thiết lập mô hình thực nghiệm

3.3. Thiết bị hỗ trợ thu thập số liệu hệ thống

3.3.1. Bộ thu thập dữ liệu MX100 Standard

3.3.2. Thiết bị đo lưu lượng môi chất tầng thấp

3.3.3. Thiết bị đo lưu lượng môi chất tầng cao

3.3.4. Đồng hồ áp suất

3.3.5. Màn hình hiển thị công suất điện hệ thống

3.3.6. Bộ đo nhiệt độ hai kênh EXTECH

3.4. Các bước lấy dữ liệu đo

4. CHƯƠNG IV: CÁC KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Kết quả phân tích lý thuyết

4.2. Kết quả phân tích thực tế

4.3. So sánh COP lý thuyết và thực tế

4.4. So sánh giữa COP và COP dự đoán

4.5. So sánh COP lý thuyết và COP dự đoán lý thuyết

4.6. So sánh COP thực tế và COP dự đoán thực tế

4.7. Đánh giá bộ kết quả tối ưu

4.8. So sánh kết quả của đề tài nghiên cứu với các nhóm nghiên cứu khác

5. CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

PHỤ LỤC BẢNG

I. Tối ưu hóa hệ thống lạnh

Tối ưu hóa hệ thống lạnh là một trong những mục tiêu chính của đồ án tốt nghiệp này. Hệ thống lạnh ghép tầng sử dụng cặp môi chất R134a/R744 được nghiên cứu để cải thiện hiệu suất năng lượng và giảm tác động môi trường. Phương pháp Taguchi và phân tích phương sai ANOVA được áp dụng để tối ưu hóa các thông số nhiệt động, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí thực nghiệm. Kết quả cho thấy, việc tối ưu hóa các thông số như nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ và lưu lượng môi chất đã cải thiện đáng kể hệ số hiệu quả năng lượng (COP).

1.1. Phương pháp Taguchi

Phương pháp Taguchi được sử dụng để giảm số lượng thử nghiệm cần thiết trong quá trình tối ưu hóa. Bằng cách xác định các nhân tố chính và mức độ ảnh hưởng của chúng, phương pháp này giúp tìm ra bộ thông số tối ưu với ít thời gian và chi phí hơn so với các phương pháp truyền thống. Kết quả phân tích cho thấy, nhiệt độ bay hơi tầng thấp là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến COP, chiếm 58.1% tổng ảnh hưởng.

1.2. Phân tích phương sai ANOVA

Phân tích phương sai ANOVA được sử dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng của các thông số nhiệt động đến hiệu suất hệ thống. Kết quả cho thấy, nhiệt độ ngưng tụ tầng thấp và tầng cao cũng có ảnh hưởng đáng kể, lần lượt chiếm 14.4% và 10.25%. Phương pháp này giúp xác định điều kiện vận hành tối ưu, đảm bảo hệ thống đạt hiệu suất cao nhất.

II. Thông số nhiệt động

Thông số nhiệt động đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hệ thống lạnh ghép tầng. Các thông số như nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, lưu lượng môi chất và độ quá nhiệt được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Kết quả phân tích cho thấy, việc điều chỉnh các thông số này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất năng lượng và giảm tiêu thụ điện năng.

2.1. Nhiệt độ bay hơi

Nhiệt độ bay hơi là một trong những thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu suất hệ thống. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi nhiệt độ bay hơi tầng thấp giảm, COP của hệ thống tăng lên đáng kể. Điều này cho thấy, việc tối ưu hóa nhiệt độ bay hơi là cần thiết để đạt hiệu suất cao nhất.

2.2. Nhiệt độ ngưng tụ

Nhiệt độ ngưng tụ cũng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hệ thống. Kết quả phân tích cho thấy, khi nhiệt độ ngưng tụ tầng thấp và tầng cao được điều chỉnh hợp lý, COP của hệ thống tăng lên đáng kể. Điều này cho thấy, việc kiểm soát nhiệt độ ngưng tụ là cần thiết để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

III. Hệ thống lạnh ghép tầng

Hệ thống lạnh ghép tầng sử dụng cặp môi chất R134a/R744 là một trong những giải pháp hiệu quả để đáp ứng nhu cầu làm lạnh trong các lĩnh vực công nghiệp và dân dụng. Hệ thống này kết hợp hai chu trình làm lạnh riêng biệt, giúp tăng hiệu suất năng lượng và giảm tiêu thụ điện năng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ thống lạnh ghép tầng có thể đạt COP cao hơn so với các hệ thống làm lạnh truyền thống.

3.1. Chu trình tầng thấp

Chu trình tầng thấp sử dụng môi chất R744 (CO2) được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ thấp. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa các thông số nhiệt động trong chu trình này giúp cải thiện đáng kể hiệu suất năng lượng và giảm tiêu thụ điện năng.

3.2. Chu trình tầng cao

Chu trình tầng cao sử dụng môi chất R134a được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc tối ưu hóa các thông số nhiệt động trong chu trình này cũng giúp cải thiện hiệu suất năng lượng và giảm tiêu thụ điện năng.

IV. Ứng dụng R134a trong công nghiệp

Ứng dụng R134a trong công nghiệp là một trong những nội dung chính của đồ án tốt nghiệp. R134a là một môi chất lạnh thân thiện với môi trường, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống làm lạnh. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng R134a trong hệ thống lạnh ghép tầng giúp cải thiện hiệu suất năng lượng và giảm tác động môi trường.

4.1. Ưu điểm của R134a

R134a có nhiều ưu điểm như không gây hại đến tầng ozone, không cháy nổ và có hiệu suất làm lạnh cao. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng R134a trong hệ thống lạnh ghép tầng giúp cải thiện đáng kể hiệu suất năng lượng và giảm tiêu thụ điện năng.

4.2. Ứng dụng thực tế

R134a được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống làm lạnh công nghiệp và dân dụng. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc ứng dụng R134a trong hệ thống lạnh ghép tầng giúp cải thiện hiệu suất năng lượng và giảm tác động môi trường.

Tối Ưu Hóa Thông Số Nhiệt Động Hệ Thống Lạnh Ghép Tầng Sử Dụng Cặp Môi Chất R134a