intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đánh giá khả năng sử dụng môi chất R407F để thay thế R404A cho mô hình kho lạnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST
Báo xấu
9
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết "Đánh giá khả năng sử dụng môi chất R407F để thay thế R404A cho mô hình kho lạnh" đánh giá khả năng sử dụng môi chất lạnh R407F để thay thế cho R404A với môi chất R407F là một môi chất mới có chỉ số GWP = 1825 nhỏ hơn rất nhiều so với môi chất R404A được sử dụng phổ biến có chỉ số GWP = 3922.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá khả năng sử dụng môi chất R407F để thay thế R404A cho mô hình kho lạnh

  1. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 YSC4F.301 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG MÔI CHẤT R407F ĐỂ THAY THẾ R404A CHO MÔ HÌNH KHO LẠNH NGUYỄN THỊ KIM LIÊN, TRƯƠNG NHỰT HÀO, LÊ THÀNH LONG Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Truongnhuthao85@gmail.com, Longhy1812@gmail.com Tóm tắt. Để hạn chế sự nóng lên toàn cầu ở thời điểm hiện nay, những môi chất lạnh có chỉ số làm nóng lên toàn cầu (GWP) cao sẽ được thay thế. Bài báo đánh giá khả năng sử dụng môi chất lạnh R407F để thay thế cho R404A với môi chất R407F là một môi chất mới có chỉ số GWP = 1825 nhỏ hơn rất nhiều so với môi chất R404A được sử dụng phổ biến có chỉ số GWP = 3922. Nghiên cứu được tiến hành bằng cách xử lý các thông số trên đồ thị lgp-i với các thông số và điều kiện cho sẵn, trên một mô hình kho lạnh và bảo quản cùng chung một loại sản phẩm. Kết quả cho thấy, môi chất lạnh R407F có áp suất làm việc luôn thấp hơn môi chất lạnh R404A, năng suất lạnh riêng của môi chất lạnh R407F cao hơn khoảng (33-39) % và hệ số làm lạnh cũng cao hơn (7-13) %, động cơ máy nén hoạt động ổn định và tiết kiệm hơn, công suất nhiệt cũng tối ưu hơn khi sử dụng môi chất lạnh R407F. Từ đó có thể sử dụng môi chất lạnh R407F để thay thế R404A cho hệ thống kho lạnh bảo quản. Từ khóa. môi chất lạnh R407F, môi chất lạnh mới, thay thế môi chất R404A. ASSESSMENT OF THE POSSIBILITY OF USE OF R407F REPLACEMENT R404A FOR COLD STORAGE MODEL Abstract. To limit global warming, refrigerants with a high global warming index (GWP) will be replaced. The article evaluates the possibility of using R407F refrigerant instead of R404A refrigerant with R407F refrigerant is the new refrigerant has GWP = 1825 much smaller than the commonly used refrigerant R404A with GWP = 3922. Research is performed by processing the parameters on the lgp-i graph with the given parameters and conditions, on a cold storage model and storing the same product. The results show that the working pressure of refrigerant R407F is always lower than that of refrigerant R404A, the specific cooling capacity of refrigerant R407F is about higher (33-39) %, the refrigerant coefficient is also higher (7-13) %, the compressor motor operates more stably and economically, and the heat dissipation is also more optimal when using R407F refrigerant. From there, R407F refrigerant can be used to replace R404A for the cold storage system. Keywords. refrigerant R407F, new refrigerant, replace refrigerant R404A. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Môi chất lạnh R404A là loại môi chất có hiệu suất tốt, được ứng dụng nhiều trong các hệ thống lạnh, từ hệ thống cấp đông đến điều hòa không khí, không gây độc hại và cháy nổ. Tuy nhiên, môi chất này lại có hệ số làm nóng toàn cầu khá cao GWP = 3992, trước vấn đề này có khá nhiều môi chất lạnh có hiệu suất cao có thể thay thế R404A như các môi chất lạnh R407C, R407F, R410A. Trong đó môi chất lạnh R407F lại có GWP = 1825, là môi chất hỗn hợp (40% R134A, 30%R125 và 30% R32) thuộc nhóm HFC nên cùng sử dụng chung một loại dầu và có các tính chất nhiệt động tương đồng với R404A. Theo nghiên cứu [1] bằng phương pháp thực nghiệm trên cùng một máy nén nửa kín có chế độ làm việc nhiệt độ ngưng tụ t k = 45℃, nhiệt độ bay hơi t 0 = −10℃, nhiệt độ quá nhiệt t h = 20℃ thì năng suất lạnh của R407F và R404A sẽ bằng nhau, nhưng hệ số làm lạnh COP của R407F sẽ cao hơn 5% so với R404A.  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 9
  2. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 Theo nghiên cứu [2] trình bày về việc đánh giá thực nghiệm năng suất lạnh và hệ số làm lạnh (COP) của môi chất R404A và R407F trên cùng hệ thống lạnh hoạt động ở nhiệt độ trung bình là [-5; 10]℃ và nhiệt độ thấp là [-25; -15]℃. Kết quả cho thấy khi hệ thống hoạt động tại nhiệt độ thấp thì môi chất lạnh R407F cho năng suất lạnh cao hơn và chỉ số COP tốt hơn môi chất R404A. Với những nhận xét trên, bài báo này sẽ phân tích lý thuyết, đánh giá khả năng sử dụng môi chất R407F thay thế môi chất R404A cho mô hình kho lạnh bảo quản. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Việc đánh giá lý thuyết nghiên cứu được thực hiện dựa trên chu trình lạnh một cấp được sử dụng trong mô hình kho lạnh bảo quản với nhiệt độ ngưng tụ tk = 40℃, nhiệt độ bay hơi tăng dần từ t0 = -20℃. Thông số kích thước mô hình kho lạnh ở Bảng 1. Bảng 1. Thông số kích thước của mô hình kho lạnh STT Thông số 1 Kích thước bên ngoài của buồng lạnh Dài x Rộng x Cao: 400 x 300 x 450 mm 2 Kích thước bên trong của buồng lạnh Dài x Rộng x Cao: 340 x 190 x 390 mm 3 Cửa mô hình kho lạnh Dài x Rộng x Cao: 340 x 30 x 390 mm Lớp tôn 0,5mm có hệ số dẫn nhiệt 45,3 W/m.K 4 Bề dày lớp cách nhiệt Polyurethane (PU) 30mm có hệ số dẫn nhiệt 0,047 W/m.K Lớp tôn 0,5mm có hệ số dẫn nhiệt 45,3 W/m.K Các thông số nhiệt động của môi chất lạnh R404A và môi chất R407F được tra trên đồ thị lgp-i của hai môi chất, cùng với cơ sở lý thuyết tính toán theo [3], [4], [5]. Kết quả việc tính toán được trình bày ở Bảng 2, Bảng 3, Bảng 4, Bảng 5, Bảng 6 và Bảng 7. Bảng 2. Kết quả tính tải nhiệt tại nhiệt độ t 0 = −20℃ Tại nhiệt độ STT Tính toán 𝐭 𝟎 = −𝟐𝟎℃ 1 Dòng nhiệt do kết cấu bao che của buồng lạnh, Q1 (W) 26,25 2 Dòng nhiệt do sản phẩm và bao bì toả ra, Q 2 (W) 0,78 3 Dòng nhiệt do thông gió buồng lạnh, Q 3 (W) 0 4 Các dòng nhiệt do vận hành, Q 4 (W) 29,59 5 Dòng nhiệt do hoa quả hô hấp, Q 5 (W) 0 6 Tổng 56,62 10  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
  3. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 Bảng 3. Kết quả tính toán chu trình lạnh với nhiệt độ bảo quản tại t 0 = -20℃ STT Tính toán Môi chất lạnh R407F R404A 60 77 1 Nhiệt độ cuối tầm nén (100%) (128,3%) 3 2,5 2 Áp suất bay hơi (100%) (83,3%) 18,6 17,8 3 Áp suất ngưng tụ (100%) (95,7%) 4,22 4,22 4 Hiệu suất carnot, εc (100%) (100%) 149,8 224,9 5 Công suất nhiệt riêng của thiết bị ngưng tụ, q k (kJ/kg) (100%) (150,1%) 98,7 156,6 6 Năng suất lạnh riêng, q0 (kJ/kg) (100%) (158,7%) 38,8 55,2 7 Công nén riêng của máy nén, l (kJ/kg) (100%) (142,3%) 2,54 2,84 8 Hệ số làm lạnh của chu trình, ε (100%) (111,8%) 85,74 85,74 9 Năng suất lạnh của máy nén, Q 0 (W) (100%) (100%) 0,000869 0,000547 10 Lưu lượng môi chất qua máy nén, m (kg/s) (100%) (62,9%) 0,000061 0,000060 11 Thể tích hút thực tế, Vtt (m3 /s) (100%) (98,4%) 33,70 30,22 12 Công nén đoạn nhiệt, Ns (W) (100%) (89,7%) 42,75 38,34 13 Công nén chỉ thị, N 𝑖 (W) (100%) (89,7%) 46,34 41,89 14 Công nén hiệu dụng, Ne (W) (100%) (90,4%) 57,39 51,88 15 Công suất điện, Nel (W) (100%) (90,4%) 114,78 103,75 16 Công suất động cơ, Nđc (W) (100%) (90,4%) 3. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 3.1. Đánh giá kết quả tính toán chu trình lạnh một cấp nhiệt độ 𝐭 𝟎 = [−𝟑𝟎; 𝟎]℃, 𝐭 𝐤 = 𝟒𝟎℃ Bảng 4. Bảng tải nhiệt tại các chế độ làm lạnh t buồng t0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Tổng (℃) (℃) (W) (W) (W) (W) (W) (W) 8 0 15,60 0 0 29,59 0 45,19 3 -5 18,26 0,05 0 29,59 0 47,91 -2 -10 20,93 0,53 0 29,59 0 51,04 -7 -15 23,59 0,70 0 29,59 0 53,88 -12 -20 26,25 0,78 0 29,59 0 56,62 -17 -25 28,91 0,83 0 29,59 0 59,33 -22 -30 31,57 0,85 0 29,59 0 62,02 -27 -35 34,24 0,85 0 29,59 0 64,68  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 11
  4. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 Bảng 5. Kết quả tính toán chu trình ở nhiệt độ ngưng tụ 𝑡 𝑘 = 40℃, nhiệt độ bay hơi 𝑡0 = [−30 ; 0]℃ Môi chất R404A Môi chất R407F 𝐭𝟎 qk q0 l qk q0 l (℃) εc ε εc ε (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) (kJ/kg) 0 6,83 148,1 110,5 24,0 4,60 6,83 214,2 165,7 33,4 4,96 -5 5,96 148,4 107,6 27,4 3,93 5,96 216,0 164,0 37,9 4,33 -10 5,26 148,8 104,8 31,1 3,37 5,26 219,7 161,4 44,1 3,66 -15 4,69 149,4 101,7 35,0 2,91 4,69 222,2 159,2 49,5 3,22 -20 4,22 149,8 98,7 38,8 2,54 4,22 224,9 156,6 55,2 2,84 -25 3,82 150,9 95,3 43,3 2,20 3,82 228,4 155,3 61,2 2,54 -30 3,47 152,1 92,4 47,4 1,95 3,47 232,2 151,5 67,5 2,24 3.1.1. Đánh giá công suất nhiệt riêng của thiết bị ngưng tụ 250 Công suất nhiệt riêng qk (kJ/kg) 200 150 100 50 0 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 (℃) R404A R407F Hình 1. Đồ thị qk của hai môi chất ở nhiệt độ ngưng tụ t k = 40, nhiệt độ bay hơi t 0 = [−30 ; 0]℃ Hình 1 cho ta thấy công suất nhiệt riêng của cả hai môi chất qua các lần thay đổi có giá trị tỉ lệ nghịch khi nhiệt độ bay hơi tăng dần. Chênh lệch công suất nhiệt riêng của môi chất chất R407F qua các lần thay đổi nhiệt độ bay hơi sẽ nhiều hơn so với môi chất R404A. Môi chất R407F cho công suất nhiệt riêng của thiết bị ngưng tụ cao hơn so với công suất nhiệt riêng của môi chất R404A trong cùng một nhiệt độ ngưng tụ tk = 40℃ và nhiệt độ bay hơi tăng dần từ t0 = -30℃ cho đến t0 = 0℃. Cụ thể tại t 0 = −30℃ thì công suất nhiệt riêng của môi chất R407F cao hơn 34,5% so với môi chất R404A; tại t 0 = −25℃ thì công suất nhiệt riêng của môi chất R407F cao hơn 33,9% so với môi chất R404A; tại t 0 = −20℃ thì công suất nhiệt riêng của môi chất R407F cao hơn 33,4% so với môi chất R404A; tại t 0 = −15℃ thì công suất nhiệt riêng của môi chất R407F cao hơn 32,8% so với môi chất R404A; tại t 0 = −10℃ thì công suất nhiệt riêng của môi chất R407F cao hơn 32,3% so với môi chất R404A; tại t 0 = −5℃ thì công suất nhiệt riêng của môi chất R407F cao hơn 31,3% so với môi chất R404A; tại t 0 = 0℃ thì công suất nhiệt riêng của môi chất R407F cao hơn 30,9% so với môi chất R404A. Chênh lệch công suất nhiệt riêng giữa môi chất R404A và R407F có giá trị lớn nhất tại nhiệt độ t 0 = −30℃; giá trị công suất nhiệt riêng nhỏ nhất tại nhiệt độ t 0 = 0℃. 12  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
  5. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 Như vậy, khi công suất nhiệt riêng của môi chất R407F lớn hơn so với môi chất R404A thì sẽ tốt hơn. Vì môi chất R407F sẽ có hiệu quả trao đổi nhiệt tại thiết bị ngưng tụ cao hơn môi chất R404A. Xét trong cùng một nhiệt độ ngưng tụ khi môi chất giải nhiệt tốt hơn thì sẽ dẫn đến tăng hiệu quả làm lạnh tại thiết bị bay hơi. 3.1.2. Đánh giá năng suất lạnh riêng q0 180 Năng suất lạnh riêng q0 (kJ/kg) 160 140 120 100 80 60 40 20 0 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 (℃) R404A R407F Hình 2. Đồ thị q0 của hai môi chất ở nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃, nhiệt độ bay hơi t 0 = [−30 ; 0]℃ Hình 2 cho ta thấy năng suất lạnh riêng của cả hai môi chất qua các lần thay đổi có giá trị tỉ lệ thuận khi nhiệt độ bay hơi tăng dần. Môi chất R407F cho năng suất lạnh riêng cao hơn so với năng suất lạnh riêng của môi chất R404A trong cùng một nhiệt độ ngưng tụ tk = 40℃ và nhiệt độ bay hơi tăng dần từ t0 = -30℃ cho đến t0 = 0℃. Cụ thể tại t 0 = −30℃ thì năng suất lạnh riêng của môi chất R407F cao hơn 39% so với môi chất R404A; tại t 0 = −25℃ thì năng suất lạnh riêng của môi chất R407F cao hơn 38,6% so với môi chất R404A; tại t 0 = −20℃ thì năng suất lạnh riêng của môi chất R407F cao hơn 37% so với môi chất R404A; tại t 0 = −15℃ thì năng suất lạnh riêng của môi chất R407F cao hơn 36,1% so với môi chất R404A; tại t 0 = −10℃ thì năng suất lạnh riêng của môi chất R407F cao hơn 35,1% so với môi chất R404A; tại t 0 = −5℃ thì năng suất lạnh riêng của môi chất R407F cao hơn 34,4% so với môi chất R404A; tại t 0 = 0℃ thì năng suất lạnh riêng của môi chất R407F cao hơn 33,3% so với môi chất R404A. Chênh lệch năng suất lạnh riêng giữa môi chất R404A và R407F có giá trị lớn nhất tại nhiệt độ t 0 = −30℃; giá trị công suất lạnh riêng nhỏ nhất tại nhiệt độ t 0 = 0℃. Như vậy khi năng suất lạnh riêng của môi chất R407F lớn hơn so với môi chất R404A thì sẽ tốt hơn. Vì khả năng làm lạnh của hệ thống càng cao sẽ đáp ứng được yêu cầu làm lạnh với sản phẩm cần bảo quản sẽ hiệu quả hơn. 3.1.3. Đánh giá công nén riêng  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 13
  6. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 80 Công nén riêng l (kJ/kg) 70 60 50 40 30 20 10 0 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 (℃) R404A R407F Hình 3. Đồ thị l của hai môi chất ở nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃, nhiệt độ bay hơi t 0 = [−30 ; 0]℃ Hình 3 cho ta thấy công nén riêng của cả hai môi chất qua các lần thay đổi có giá trị tỉ lệ nghịch khi nhiệt độ bay hơi tăng dần. Môi chất R407F cho công nén riêng cao hơn so với công nén riêng của môi chất R404A trong cùng một nhiệt độ ngưng tụ tk = 40℃ và nhiệt độ bay hơi tăng dần từ t0 = -30℃ cho đến t0 = 0℃. Cụ thể tại t 0 = −30℃ thì công nén riêng của môi chất R407F cao hơn 29,8% so với môi chất R404A; tại t 0 = −25℃ thì công nén riêng của môi chất R407F cao hơn 29,2% so với môi chất R404A; tại t 0 = −20℃ thì công nén riêng của môi chất R407F cao hơn 29,7% so với môi chất R404A; tại t 0 = −15℃ thì công nén riêng của môi chất R407F cao hơn 29,3% so với môi chất R404A; tại t 0 = −10℃ thì công nén riêng của môi chất R407F cao hơn 29,5% so với môi chất R404A; tại t 0 = −5℃ thì công nén riêng của môi chất R407F cao hơn 27,7% so với môi chất R404A; tại t 0 = 0℃ thì công nén riêng của môi chất R407F cao hơn 28,1% so với môi chất R404A. Chênh lệch công nén riêng giữa môi chất R404A và R407F có giá trị lớn nhất tại nhiệt độ t 0 = −30℃; giá trị công nén riêng nhỏ nhất tại nhiệt độ t 0 = −5℃. Công nén riêng cao hơn là không tốt vì: nó ảnh hưởng nhiều đến máy nén khiến máy nén làm việc quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến tuổi thọ máy và máy nén là thiết bị cơ hoạt động bằng năng lượng điện nên khi công nén của máy càng cao thì lượng điện năng tiêu thụ càng nhiều. Vì thế sẽ tốn nhiều chi phí khi hoạt động hệ thống và tuổi thọ máy nén sẽ không được kéo dài. Và nếu khi công nén quá cao sẽ tạo ra một lượng nhiệt rất lớn có thể ảnh hưởng tới dầu làm cháy dầu. Công nén riêng của môi chất R407F cao hơn môi chất R404A đồng thời hệ số làm lạnh vẫn cao hơn là vì 𝑞0(𝑅407𝐹) tỉ số năng suất lạnh riêng của môi chất R407F và R404A lớn hơn so với tỉ số công nén riêng của 𝑞0(𝑅404𝐴) 𝑙(𝑅407𝐹) 𝑞0 môi chất R407F và R404A 𝑙(𝑅404𝐴) . Mà hệ số làm lạnh của chu trình thì bằng 𝜀 = 𝑙 nên hệ số làm lạnh của môi chất R407F sẽ cao hơn môi chất R404A. 3.1.4 Đánh giá hệ số làm lạnh 14  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
  7. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 6 Hiệu suất thực của chu trình ε 5 4 3 2 1 0 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 (℃) R404A R407F Hình 4. Đồ thị ε của hai môi chất ở nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃, nhiệt độ bay hơi t 0 = [−30 ; 0]℃ Hình 4 cho ta thấy hệ số làm lạnh của chu trình của hai môi chất qua các lần thay đổi có giá trị tỉ lệ thuận khi nhiệt độ bay hơi tăng dần. Môi chất R407F cho hệ số làm lạnh của chu trình cao hơn so với hệ số làm lạnh của chu trình của môi chất R404A trong cùng một nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃ và nhiệt độ bay hơi tăng dần từ t0 = -30℃ cho đến t0 = 0℃. Cụ thể tại t 0 = −30℃ thì hệ số làm lạnh của chu trình của môi chất R407F cao hơn 13,1% so với môi chất R404A; tại t 0 = −25℃ thì hệ số làm lạnh của chu trình của môi chất R407F cao hơn 13,3% so với môi chất R404A; tại t 0 = −20℃ thì hệ số làm lạnh của chu trình của môi chất R407F cao hơn 10,3% so với môi chất R404A; tại t 0 = −15℃ thì hệ số làm lạnh của chu trình của môi chất R407F cao hơn 9,7% so với môi chất R404A; tại t 0 = −10℃ thì hệ số làm lạnh của chu trình của môi chất R407F cao hơn 7,9% so với môi chất R404A; tại t 0 = −5℃ thì hệ số làm lạnh của chu trình của môi chất R407F cao hơn 9,2% so với môi chất R404A; tại t 0 = 0℃ thì hệ số làm lạnh của chu trình của môi chất R407F cao hơn 7,2% so với môi chất R404A. Chênh lệch hệ số làm lạnh của chu trình giữa môi chất R404A và R407F có giá trị lớn nhất tại nhiệt độ t 0 = −25℃; giá trị hệ số làm lạnh nhỏ nhất tại nhiệt độ t 0 = 0℃. Như vậy khi hệ số làm lạnh của môi chất R407F lớn hơn so với môi chất R404A thì sẽ tốt hơn. Vì khi hệ số làm lạnh tốt hơn thì năng suất lạnh riêng sẽ cao hơn và đáp ứng tốt nhu cầu bảo quản sản phẩm. 3.2. Đánh giá về các đặc tích của máy nén khi cả hai môi chất có cùng năng suất lạnh Bảng 6. Kết quả tính chọn máy nén sử dụng môi chất R404A với nhiệt độ 𝑡 𝑘 = 40℃, nhiệt độ bay hơi 𝑡0 = [−30 ; 0]℃ Môi chất R404A 𝐭𝟎 Q0 M Vtt Ns Ni Ne Nel Nđc (℃) (W) (kg/s) (m3 /s) (W) (W) (W) (W) (W) 0 67,14 0,000608 0,000022 14,58 16,72 18,05 22,35 44,69 -5 71,52 0,000665 0,000029 18,21 21,39 23,08 28,58 57,17 -10 76,56 0,000731 0,000037 22,72 27,37 29,52 36,56 73,12 -15 81,21 0,000798 0,000048 27,95 34,53 37,36 46,27 92,53 -20 85,74 0,000869 0,000061 33,70 42,75 46,34 57,39 114,78  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 15
  8. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 -25 90,27 0,000947 0,000081 41,01 53,45 58,20 72,07 144,15 -30 94,80 0,001026 0,000105 48,63 65,16 71,33 88,34 176,67 Bảng 7. Kết quả tính chọn máy nén sử dụng môi chất R407F với nhiệt độ 𝑡 𝑘 = 40℃, nhiệt độ bay hơi 𝑡0 = [−30 ; 0]℃ Môi chất R407F 𝐭𝟎 Q0 m Vtt Ns Ni Ne Nel Nđc (℃) (W) (kg/s) (m3 /s) (W) (W) (W) (W) (W) 0 67,14 0,000405 0,000020 13,53 15,52 16,71 20,70 41,39 -5 71,52 0,000436 0,000026 16,53 19,42 20,96 25,96 51,91 -10 76,56 0,000474 0,000034 20,92 25,20 27,21 33,70 67,40 -15 81,21 0,000510 0,000044 25,25 31,20 33,79 41,84 83,68 -20 85,74 0,000547 0,000060 30,22 38,34 41,89 51,88 103,75 -25 90,27 0,000581 0,000074 35,57 46,36 50,75 62,85 125,69 -30 94,80 0,000626 0,0001 42,24 56,59 62,50 77,40 154,79 3.2.1. Xét về lưu lượng môi chất qua máy nén 0.0012 Lưu lượng môi chất qua máy nén 0.001 0.0008 0.0006 (kg/s) 0.0004 0.0002 0 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 (℃) R404A R407F Hình 5. Lưu lượng môi chất qua máy nén ở nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃;℃, nhiệt độ bay hơi t 0 = [−30 ; 0]℃ Hình 5 cho ta thấy lưu lượng môi chất qua máy nén của hai môi chất qua các lần thay đổi có giá trị tỉ lệ nghịch khi nhiệt độ bay hơi tăng dần. Môi chất R404A cho lưu lượng môi chất qua máy nén cao hơn so với lưu lượng môi chất qua máy nén của môi chất R407F trong cùng một nhiệt độ ngưng tụ tk = 40℃ và nhiệt độ bay hơi tăng dần từ t0 = -30℃ cho đến t0 = 0℃. Cụ thể tại t 0 = −30℃ thì lưu lượng môi chất qua máy nén của môi chất R404A cao hơn 39% so với môi chất R407F; tại t 0 = −25℃ thì lưu lượng môi chất qua máy nén của môi chất R404A cao hơn 38,6% so với môi chất R407F; tại t 0 = −20℃ thì lưu lượng môi chất qua máy nén của môi chất R404A cao hơn 37% so với môi chất R407F; tại t 0 = −15℃ thì lưu lượng môi chất qua máy nén của môi chất R404A cao hơn 36,1% so với môi chất R407F; tại t 0 = −10℃ thì lưu lượng môi chất qua máy nén của môi chất R404A cao hơn 35,1% so với môi chất R407F; tại t 0 = −5℃ thì lưu lượng môi chất qua máy nén của môi chất R404A cao hơn 34,4% so với môi chất R407F; tại t 0 = 0℃ thì lưu lượng môi chất qua máy nén của môi chất R404A cao hơn 33,3% so với môi chất R407F. Giá 16  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
  9. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 trị lưu lượng môi chất của chu trình giữa môi chất R404A và R407F có giá trị lớn nhất tại nhiệt độ t 0 = −30℃; giá trị lưu lượng môi chất nhỏ nhất tại nhiệt độ t 0 = 0℃. Khi lưu lượng môi chất qua máy nén nhỏ hơn thì áp suất làm việc của môi chất trong hệ thống sẽ thấp hơn dẫn đến kết cấu đường ống trong hệ thống sẽ bền và đảm bảo hơn, đồng thời môi chất nạp vào cũng sẽ ít hơn từ đó sẽ giúp tiết kiệm được một phần chi phí. 3.2.2. Xét về thể tích hút thực tế 0.000120 Thể tích hút thực tế (𝑚3/𝑠) 0.000100 0.000080 0.000060 0.000040 0.000020 0.000000 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 (℃) R404A R407F Hình 6. Thể tích hút thực tế của máy nén ở nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃, nhiệt độ bay hơi t 0 = [−30 ; 0]℃ Hình 6 cho ta thấy thể tích hút thực tế của máy nén của hai môi chất qua các lần thay đổi có giá trị tỉ lệ nghịch khi nhiệt độ bay hơi tăng dần. Môi chất R407F và R404A thể tích hút thực tế chênh lệch không lớn giao động khoảng (10−6 ÷ 2. 10−6 ) 𝑚3 /𝑠 khi giữ nguyên nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃; thay đổi nhiệt độ tăng 5 độ mỗi lần bắt đầu từ t 0 = −30℃ cho đến t 0 = 0℃. Giá trị thể tích hút thực tế lớn nhất tại nhiệt độ t 0 = −30℃; giá trị thể tích hút thực tế nhỏ nhất tại nhiệt độ t 0 = 0℃. Thể tích hút thực tế của môi chất R407F nhỏ hơn môi chất R404A nên máy nén cũng như đường ống môi chất sẽ nhỏ gọn hơn đồng thời ít chiếm diện tích và không gian lắp đặt trong hệ thống. Với lượng môi chất hút thực tế nhỏ sẽ hạn chế thấp nhất hiện tượng va đập thủy lực và hiện tượng ngập lỏng ở máy nén. Khi hoạt động liên tục sẽ giúp hệ thống hoạt động ổn định hơn. 3.2.3. Đánh giá về công suất động cơ 200.00 Công suất động cơ (W) 150.00 100.00 50.00 0.00 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 (℃) R404A R407F Hình 7. Công suất động cơ của máy nén ở nhiệt độ ngưng tụ t k = 40, nhiệt độ bay hơi t 0 = [−30 ; 0]℃ Hình 5 cho ta thấy công suất động cơ của hai môi chất qua các lần thay đổi có giá trị tỉ lệ nghịch khi nhiệt độ bay hơi tăng dần. Môi chất R404A cho công suất động cơ cao hơn so với công suất điện của môi chất  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 17
  10. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 R407F trong cùng một nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃ và nhiệt độ bay hơi tăng dần từ t 0 = -30℃ cho đến t 0 = 0℃. Cụ thể, tại t 0 = −30℃ thì công suất động cơ của môi chất R404A cao hơn 12,4% so với môi chất R407F; tại t 0 = −25℃ thì công suất động cơ của môi chất R404A cao hơn 12,8% so với môi chất R407F; tại t 0 = −20℃ thì công suất động cơ của môi chất R404A cao hơn 9,6% so với môi chất R407F; tại t 0 = −15℃ thì công suất động cơ của môi chất R404A cao hơn 9,6% so với môi chất R407F; tại t 0 = −10℃ thì công suất động cơ của môi chất R404A cao hơn 7,8% so với môi chất R407F; tại t 0 = −5℃ thì công suất động cơ của môi chất R404A cao hơn 9,2% so với môi chất R407F; tại t 0 = 0℃ thì công suất điện của môi chất R404A cao hơn 7,4% so với môi chất R407F. Chênh lệch công suất động cơ giữa môi chất R404A và R407F có giá trị lớn nhất tại nhiệt độ t 0 = −30℃; giá trị công suất động cơ nhỏ nhất tại nhiệt độ t 0 = 0℃. Khi sử dụng môi chất R407F sẽ có công suất của động cơ nhỏ hơn so với R404A nên không cần dùng máy nén có công suất cao nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu của hệ thống. Nếu thay thế môi chất R407F cho môi chất R404A thì không cần phải thay thế máy nén cho hệ thống và sẽ ít tốn năng lượng tiết kiệm được một khoảng chi phí nhất định cho hệ thống. 4. KẾT LUẬN Sau quá trình tính toán đánh giá khả năng sử dụng môi chất lạnh R407F ta rút ra được một số kết luận sau: Trong cùng một nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ thì môi chất R404A có áp suất làm việc cao hơn R407F nên khi thay thế môi chất R407F vào hệ thống vẫn đảm bảo về độ an toàn khi hoạt động. Lưu lượng tuần hoàn trong hệ thống tuy có khác nhau, nhưng sự chênh lệch này không quá lớn nên khi hoạt động không cần thay van tiết lưu, chỉ cần điều chỉnh để phù hợp với môi chất thay vào thì hệ thống sẽ hoạt động ổn định. Môi chất R407F cho công suất nhiệt riêng của thiết bị ngưng tụ cao hơn khoảng từ (30-35) % so với công suất nhiệt của môi chất R404A trong cùng một nhiệt độ ngưng tụ t k = 40℃ và qua các lần thay đổi nhiệt độ bay hơi từ t 0 = −30℃ cho đến t 0 = 0℃. Công suất nhiệt bắt đầu giảm dần từ nhiệt độ t 0 = −30℃ cho đến t 0 = 0℃ đối với R407F, riêng môi chất R404A thì công suất nhiệt hầu như không thay đổi nhiều qua từng nhiệt độ bay hơi. Nên khi hoạt động trong cùng hệ thống thì vẫn đáp ứng được khả năng giải nhiệt cho cả hai môi chất, không tốn chi phí để thay thế thiết bị. Năng suất lạnh riêng của môi chất R407F có giá trị cao hơn từ (33 – 39) % so với môi chất R404A. Năng suất lạnh của môi chất R407F khi được sử dụng luôn ổn định qua từng nhiệt độ bay hơi khác nhau. Cho thấy môi chát R407F rất thích hợp để thay thế R404A trong cùng điều kiện làm việc. Tuy nhiên công nén riêng của môi chất R407F cũng cao hơn đáng kể khoảng từ (27-30) % và có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ máy nén khi hoạt động trên cùng hệ thống. Cùng với việc năng suất lạnh tăng thì hiệu suất thực của môi chất R407F cũng vượt trội hơn môi chất R404A tăng (10-13) %, và lượng môi chất khi qua máy nén thì ngược lại thấp hơn từ (33-39) %. Nên khi thay thế môi chất cho hệ thống thì sẽ tốn ít thời gian và tiết kiệm được lượng môi chất nạp vào. Trong cùng một công suất lạnh như nhau thì công suất động cơ của R404F luôn thấp hơn môi chất R404A. Nên hệ thống sử dụng môi chất R407F sẽ ít tiêu tốn năng lượng và tiết kiệm được một phần đáng kể cho hệ thống. Mặt khác môi chất R407F cũng thuộc loại HFC như môi chất R404A nên khi thay thế môi chất này cho hệ thống sẽ không cần thay thế dầu cho máy nén, cả hai môi chất đều sử dụng một loại dầu là Polyeste (POE). Khi đã thay thế môi chất R407F cho môi chất R404A trong cùng một hệ thống không những đem lại những năng suất hiệu suất cao mà còn tiết kiệm được năng lượng, và trong quá trình chuyển đổi môi chất ít phải thay đổi các thiết bị quan trọng khác, điều này giúp cho quá trình chuyển đổi đơn giản và kinh phí chuyển đổi nhỏ. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bitzer. Refrigerant report 21, 2020. [2] Marco Bortolini, Mauro Gamberi, Rita Gamberini, Alessandro Graziani, Francesco Lolli, Alberto Regattieri. Retrofitting of R404a commercial refrigeration systems using R410a and R407f refrigerants, 2015. 18  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh
  11. Hội nghị Khoa học trẻ lần 4 năm 2022 (YSC2022) – IUH Ngày 14/10/2022 ISBN: 978-604-920-156-1 [3] Nguyễn Đức Lợi. Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2005. [4] Đinh Văn Thuận – Võ Chí Chính. Hệ thống máy và thiết bị lạnh. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2005. [5] Nguyễn Đức Lợi. Ga, dầu và chất tải lạnh. Nhà xuất bản Giáo Dục, 2009. [6] Nguyễn Đức Lợi – Phạm Văn Tùy. Kỹ thuật lạnh cơ sở, Nhà xuất bản Giáo dục, 2009 [7] Nguyễn Duy Tuệ – Nguyễn Thế Bảo – Đào Huy Tuấn. Đánh giá khả năng sử dụng môi chất R407F để thay thế môi chất R22 cho kho lạnh bảo quản thực phẩm và điều hòa không khí, 2019. [8] Vũ Đức Anh – Vũ Anh Tuấn & Nguyễn Chung Thật. Nghiên cứu thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của việc thay thế công chất mới R404A cho những hệ thống điều hòa không khí đang sử dụng công chất cũ, 2016.  2022 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 19
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2