Xem mẫu
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Chương 12:
Chu trình máy lạnh và bơm nhiệt
¾ 12.1 Khái niệm chung
¾ 12.2 Chu trình lạnh dùng không khí
¾ 12.3 Chu trình lạnh dùng hơi
p.1
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
12.1 Khái niệm chung
¾ Máy lạnh/Bơm nhiệt: chuyển CÔNG thành NHIỆT NĂNG
Nguồn nóng
Chu trình ngược chiều
Q1
p
W
Máy lạnh , 3 2
Bơm nhiệt
Q2
4 1
Nguồn lạnh
v
p.2
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
* MÁY LẠNH: mục đích lấy đi nhiệt lượng Q2 từ không gian cần làm lạnh
Nguồn nóng
Q1
W
Máy lạnh
Q2
Phòng
Q2 Q2
Hệ số làm lạnh: ε= =
W Q1 − Q2
p.3
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
* BƠM NHIỆT: mục đích đưa nhiệt lượng Q1 vào không gian cần sưởi ấm
Phòng
Q1
W
Bơm nhiệt
Q2
Nguồn lạnh
¾ Hệ số làm nóng:
Q1 Q1
ϕ= = > 1
W Q1 − Q2
p.4
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
12.2 Chu trình lạnh dùng không khí
Tính toán như với khí lý tưởng
¾ Một trong những máy lạnh đầu tiên được sử dụng
¾ Hệ số lạnh không cao
¾ Vì hệ số tỏa nhiệt của KK khá nhỏ Æ kích thước hệ thống lớn
Hiện nay không còn sử dụng máy làm lạnh bằng
KK. Một trường hợp đặc biệt còn sử dụng hệ
thống này là hệ thống điều hòa KK trên máy bay.
( Có thể xem thêm phần tính toán hệ thống điều hòa KK trên máy
bay trong sách “Nhiệt động lực học kỹ thuật”)
p.5
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
¾ Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh dùng KK
q1
Buồng
wgn giải nhiệt wmn
3 2
Thiết bị
giãn nở
Máy nén KK
Buồng
làm lạnh
4 1
q2
1-2: qt nén KK đoạn nhiệt 3-4: qt giãn nở KK đoạn nhiệt
2-3: qt KK thải nhiệt đẳng áp 4-1: qt KK nhận nhiệt đẳng áp
p.6
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
¾ Tính toán chu trình lạnh dùng KK
p q1 T q1
wmn 2
3 2 wmn
3
wgn 1
wgn 4 1 4
q2 q2
v s
- Để xác định thông số trạng thái của các điểm 1, 2, 3, 4 Æ cần biết 4 thông số
* Ví dụ cho biết p1, T1, p2, T3 (xem Ví dụ 12.2 sách “Nhiệt động học kỹ thuật”)
RT1
Điểm 1: biết p1, T1 v1 = ( m 3 / kg ) (với R = 8314/29 J/kg.độ )
p1 k −1
⎛p ⎞ k
Điểm 2: biết p2 , 1-2 đoạn nhiệt T2 = T1 ⎜⎜ 2 ⎟⎟ (với k = 1.4)
⎝ p1 ⎠
p.7
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Điểm 3: biết T3 , 2-3 đẳng áp p3 = p 2
k −1 k −1
⎛ p4 ⎞ k ⎛ p1 ⎞ k
Điểm 4: 3-4 đoạn nhiệt T4 = T3 ⎜⎜ ⎟⎟ = T3 ⎜⎜ ⎟⎟
⎝ p3 ⎠ ⎝ p2 ⎠
4-1 đẳng áp p 4 = p1
* Công máy nén cần cung cấp cho 1 kg KK: vì 1-2 là quá trình đoạn nhiệt
wmn = wKT (1− 2 ) = kcv (T1 − T2 ) = c p (T1 − T2 ) kJ / kg
* Công do 1kg KK sinh ra tại thiết bị giãn nở:
wgn = wKT ( 3− 4 ) = c p (T3 − T4 ) kJ / kg
* Nhiệt lượng má 1kg KK nhận vào tại buồng lạnh:
q 2 = q 4−1 = c p (T1 − T4 ) kJ / kg
* Nhiệt lượng má 1kg KK thải ra tại buồng giải nhiệt:
q1 = q 2−3 = c p (T3 − T2 ) kJ / kg
q2
* Hệ số làm lạnh: ε=
wmn + wgn
p.8
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
12.3 Chu trình lạnh dùng hơi
Hơi bão hòa
Phải tra bảng
Hơi quá nhiệt
¾ Là hệ thống máy lạnh được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay
Fréon 22 (R-22)
¾ Một số tác nhân lạnh thường sử dụng: Fréon 11 (R-11)
Fréon 12 (R-12)
Ammonia (NH3)
p.9
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
¾ Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh dùng hơi
q1
Dàn ngưng tụ
3 (Dàn nóng) wmn
2
Van tiết
lưu
Máy nén
Dàn bay hơi
4 (Dàn lạnh) 1
q2
1-2: qt nén hơi đoạn nhiệt 3-4: qt hơi giãn nở đẳng entanpi ( i4 = i3 )
2-3: qt hơi thải nhiệt đẳng áp 4-1: qt hơi nhận nhiệt đẳng áp
p.10
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
¾ Tính toán chu trình lạnh dùng hơi
log p
i
- Để xác định thông số trạng thái của các điểm 1, 2, 3, 4 Æ cần biết 2 thông số
* Ví dụ cho biết p3 , T1 , hơi sử dụng là R-22 (Vd 12.3 sách “Nhiệt động học KT”)
Tra bảng hơi R-22 bão hòa i1 = i ′′
Điểm 1: biết T1 áp suất sôi p1 và
ứng với T1 s1 = s ′′
p = p3
Điểm 2: hơi quá nhiệt, biết 2 Tra bảng hơi R-22 quá nhiệt i2
s2 = s1
p.11
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Tra bảng hơi R-22 bão hòa
Điểm 3: lỏng sôi, biết p3 i3 = i ′
T4 = T1
Điểm 4: hơi bão hòa ẩm, biết x4
i4 = i3
* Công cần cung cấp cho wml = wKT (1− 2 ) = i2 − i1 kJ / kg
1 kg hơi của máy lạnh:
* Nhiệt lượng 1 kg hơi nhận vào tại dàn lạnh: q 2 = i1 − i4 kJ / kg
* Nhiệt lượng 1 kg hơi thải ra tại dàn nóng: q1 = i2 − i3 kJ / kg
* Hệ số lạnh của chu trình:
q2 i −i i1 − i3
ε= = 1 4 = kJ / kg (do i4 = i3 )
wml i2 − i1 i2 − i1
p.12
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
¾ Một số ví dụ tính toán
VD 1: bài 4 đề 2 ( Kiểm tra cuối HK I 4/1/2006)
p.13
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Giải:
Biết:
¾ Tác nhân lạnh: R-22
¾ p3 = 18 bar
¾ t1 = 10oC
¾ Năng suất lạnh = G*q41 = 10kW
1) Xác định entanpi tại 1, 2, 3, 4
- Từ 2 thông số t1 , p3 đã biết Æ tính toán hoàn toàn tương tự như phần trước
p.14
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Dàn ngưng tụ
2) Tính năng suất giải nhiệt ở dàn nóng 3 (Dàn nóng) 2
Q1 = G (i2 − i3 ) (kW )
Với G (kg/s) là lưu lượng hơi R-22 chạy trong hệ thống trong thời gian
1s , G được tính từ năng suất lạnh đã biết:
10 (i2 − i3 )
G= kg / s Q1 = 10 (kW )
i1 − i4 (i1 − i4 )
p.15
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
3) Xaùc ñònh löu löôïng cuûa khoâng khí ñi qua daøn ngöng tuï vaø ñoä aåm
cuûa khoâng khí ra khoûi daøn ngöng tuï. Cho bieát khoâng khí ñi vaøo daøn
ngöng tuï coù nhieät ñoä vaø ñoä aåm laàn löôït laø 30oC vaø 80%, khoâng khí ñi
ra khoûi daøn ngöng tuï coù nhieät ñoä laø 45oC. (1 ñieåm)
- Đây là quá trình KK ẩm được gia
KK ẩm nhiệt .
t1 = 30oC KK ẩm
ϕ1 = 80% t2 = 45oC
Dàn ngưng tụ - Nếu gọi GKK (kg/s) là lưu lượng
(Dàn nóng) KK ẩm đi qua dàn ngưng tụ, nhiệt
lượng KK ẩm nhận được trong 1s
chính là Q1 tính ở phần trên
Q1
Q1 = G KK (I 2 − I 1 ) G KK = kg / s
I 2 − I1
p.16
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
)
g a
Độ chứa hơi d (g/kga)
J/ k
k
i I(
p
tan 0 %
En = 8
0 % ϕ1
ϕ = 10
1 2 d = const
30oC 45oC
Nhiệt độ t (oC)
Điểm 2:
Q1
G KK = kg / s
p.17
I 2 − I1
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
VD 2: bài 4 đề 13 ( Kiểm tra cuối HK 21/6/2006)
p.18
- Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009
ĐHBK tp HCM
Giải:
t3 = 47oC
p3 = p2 = 18 bar
t4 = 6oC
p4 = 6 bar
> t4 1 là hơi R-22
quá nhiệt
2
Các phần tính
toán tiếp theo
tham khảo
1 trong đáp án
p.19
nguon tai.lieu . vn
