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

Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu lý thuyết năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2 theo thời gian

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

Thêm vào BST
Báo xấu
18
lượt xem 8
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu lý thuyết năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2 theo thời gian" nhằm xác định được các thông số nhiệt động tại các điểm nút trong hệ thống điều hòa không khí CO2; Xác định được năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2 theo thời gian dùng dàn lạnh kênh mini theo phương pháp lý thuyết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Đề tài nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu lý thuyết năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2 theo thời gian

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT LẠNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CO2 S K C 0 0 3 9 5 9 THEO THỜI GIAN MÃ SỐ: SV2020-02 S KC 0 0 7 3 7 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2020
  2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT LẠNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CO2 THEO THỜI GIAN Mã số đề tài: SV2020-02 Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Hữu Hưng TP Hồ Chí Minh, 07/2020
  3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT LẠNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CO2 THEO THỜI GIAN Mã số đề tài: SV2020-02 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học kỹ thuật SV thực hiện: Nguyễn Hữu Hưng Nam, Nữ: Nam Đinh Sĩ Tân Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: Lớp 161470, khoa CKĐ Năm thứ: 4/Số năm đào tạo: 4 năm Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Nhiệt (Ghi rõ họ và tên SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài) Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn, PGS. Đặng Thành Trung TP Hồ Chí Minh, 07/2020
  4. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn MỤC LỤC MỤC LỤC .......................................................................................................................1 DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................3 DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU .........................................................................................5 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ...............................................7 LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................10 1.1 Lý do chọn đề tài ..................................................................................................10 1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ........................................................................11 1.3 Tình hình nghiên cứu trong nước .........................................................................21 1.4 Mục đích chọn đề tài ............................................................................................22 1.5 Phương pháp thực hiện đề tài ...............................................................................22 1.6 Giới hạn đề tài ......................................................................................................23 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................24 2.1 Cơ sở truyền nhiệt ................................................................................................24 2.1.1 Dẫn nhiệt ........................................................................................................24 2.1.2 Trao đổi nhiệt đối lưu ....................................................................................25 2.1.3 Trao đổi nhiệt bức xạ .....................................................................................25 2.2 Tổng quan về môi chất R744-CO2 .......................................................................26 2.1.1 Đặc điểm của CO2..........................................................................................26 2.2.2 Tính chất của môi chất lạnh R744-CO2 .........................................................27 2.2.3 Ưu nhược điểm của môi chất CO2 .................................................................29 2.3 Công thức tính toán liên quan ..............................................................................29 CHƯƠNG 3: MÁY VÀ THIẾT BỊ HỆ THỐNG..........................................................31 3.1 Máy nén ................................................................................................................31 3.2 Thiết bị bay hơi kênh mini ...................................................................................32 3.3 Thiết bị ngưng tụ ..................................................................................................33 3.4 Van tiết lưu ...........................................................................................................35 CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ CO2 ........................................................................................................................36 SV2020-02 1
  5. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn 4.1 Tính toán thiết bị ngưng tụ ...................................................................................36 4.2 Tính toán thiết bị bay hơi .....................................................................................42 4.3 Tính toán năng suất lạnh của hệ thống theo lý thuyết..........................................50 4.4 Kết quả thực nghiệm ............................................................................................51 4.5 Nhận xét kết quả thực nghiệm: ............................................................................53 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................54 5.1. Kết luận ...............................................................................................................54 5.2. Kiến Nghị ............................................................................................................54 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................55 PHỤ LỤC ......................................................................................................................59 SV2020-02 2
  6. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Đồ thị biểu diễn các mối tương quan [20].....................................................20 Hình 2.1. Đồ thị trạng thái của CO2 ..............................................................................26 Hình 2.2. Đồ thị T-s của môi chất R744........................................................................28 Hình 2.3. Đồ thị p-h môi chất R744 ..............................................................................28 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa không khí CO2 ......................................30 Hình 3.1. Máy nén Dorin CD 200 – Model 180H .........................................................31 Hình 3.2. Các thông số kích thước dàn mini .................................................................33 Hình 3.3. Mô hình thiết bị ngưng tụ kiểu ngập .............................................................33 Hình 3.4. Tấm làm mát Cooling Pad .............................................................................34 Hình 3.5. Hình thực tế thiết bị ngưng tụ kiểu ngập .......................................................35 Hình 3.6. Van tiết lưu Danfoss ......................................................................................35 Hình 4.1. Chu trình điều hòa không khí của môi chất lạnh R744 trên đồ thị logp-h ....37 Hình 4.2. Quá trình trao đổi nhiệt ngưng tụ giữa nước và CO2 ....................................39 Hình 4.3. Đồ thị thể hiện sự liên hệ giữa đường kính thủy lực với hệ số truyền nhiệt .47 Hình 4.4. Biến thiên nhiệt độ tại dàn bay hơi ................................................................49 SV2020-02 3
  7. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các GWP của môi chất lạnh gốc HCFC [17] ...............................................19 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật dàn bay hơi kênh Mini .....................................................32 Bảng 4.1. Thông số lý thuyết chu trình điều hòa không khí CO2 .................................36 Bảng 4.2. Thông số thực nghiệm chạy hệ thống ngày 04-06-2020...............................51 Bảng 4.3. Thông số nhiệt động tại các điểm nút của chu trình .....................................52 Bảng 4.4. Kết quả tính toán thực nghiệm của chu trình ................................................52 Bảng 4.5 Bảng so sánh kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm .............................53 Bảng 5.1. Tính chất vật lý của CO2 ở thể lỏng và hơi trên đường bão hòa ..................59 SV2020-02 4
  8. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Chữ Latinh a: Hệ số khuếch tán nhiệt A: Hệ số hấp Thụ B: Chiều rộng, m c: Nhiệt dung riêng khối lượng [J/kgK] cp: Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp [J/kgK] C: Hệ số bức xạ dng: Đường kính ngoài của ống, [m] dtr : Đường kính trong của ống, [m] D: Hệ số xuyên qua E: Khả năng bức xạ bán cầu E: Khả năng bức xạ đơn sắt F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt m2 f: Diện tích tiết diện ngang k: Hệ số truyền nhiệt lc: Chiều dài của cánh, m G: Lưu lượng khối lượng ( hoặc khối lượng) p: Áp suất [bar] q: Mật độ dòng nhiệt [W/m2] Q: Dòng truyền nhiệt [W] r: Nhiệt ẩn hóa hơi t: Nhiệt độ bách phân [oC] SV2020-02 5
  9. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn T: Nhiệt độ Kenvin [K] v: Thể tích riêng [m3] V: Lưu lượng thể tích Chữ Hy Lạp α: Cường độ tỏa nhiệt đối lưu β: Hệ số làm canh, hệ số dãn nở nhiệt : độ nhớt động học của không khí, [m2/s] δ: Độ dày cánh, [m] ε: Độ đen η: Hiệu suất, [%] ∆𝑡: Chênh lệch nhiệt độ, [oC] 𝜌: Khối lượng riêng, [kg/m3] 𝜇: Độ nhớt động lực học , [kg/ms] 𝜔: tốc độ dòng, [m/s] 𝜆: Hệ số dẫn nhiệt, [W/m2K] Quy ước ký hiệu quốc tế GWP: Chỉ số làm trái đất nóng lên của môi chất. HFC: Được xem là môi chất lạnh thế hệ thứ 3. Với các môi chất lạnh gốc điển hình như HFC134A (R134a), HFC410A (R410A). COP: (Coeffcient Of Performance) Hệ số hiệu quả năng lượng. SV2020-02 6
  10. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu lý thuyết xác định năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2. - Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Hữu Hưng Mã số SV: 16147149 - Lớp: 161470B Khoa: Cơ Khí Động Lực - Thành viên đề tài: STT Họ và tên MSSV Lớp Khoa 1 Đinh Sĩ Tân 16147190 161470B Cơ khí động lực - Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn, PGS.TS Đặng Thành Trung 2. Mục tiêu đề tài: - Tìm hiểu về các tính chất của môi chất lạnh CO2. - Tính toán, xác định năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí sử dụng môi chất lạnh là CO2 dùng dàn lạnh kênh mini. - Phân tích và tạo ra nguồn tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên về lĩnh vực truyền nhiệt môi chất CO2 - Một hướng đi mới của ngành Công Nghệ Kỹ thuật Nhiệt. 3. Tính mới và sáng tạo: - Công nghệ kênh mini là hướng nghiên cứu mới nhằm thu gọn kích thước và tăng hiệu quả làm việc của các bộ trao đổi nhiệt. - Nghiên cứu về môi chất CO2 là một hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. 4. Kết quả nghiên cứu: - Nhóm đã nghiên cứu, tính toán và xác định năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2 dùng dàn lạnh kênh mini theo phương pháp lý thuyết. SV2020-02 7
  11. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn 5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: - Bài nghiên cứu của nhóm có thể sử dụng làm nguồn tài liệu cho các nhóm nghiên cứu sau trong lĩnh vực nghiên cứu thiết bị kênh mini, môi chất lạnh CO2. - Kết quả nghiên cứu cũng có thể được sử dụng cho các nghiên cứu sau để góp phần thu gọn kích thước của các thiết bị trao đổi nhiệt. 6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài TP. Hồ Chí Minh. Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (kí, họ và tên) Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ và tên) SV2020-02 8
  12. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn LỜI MỞ ĐẦU Trước tiên, xin phép quý thầy cô cho nhóm sinh viên thực hiện đề tài gửi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Lê Hồng Sơn, Thầy Đặng Thành Trung và Cô Võ Kim Hằng đã tận tình hướng dẫn trong quá trình thực hiện đề tài của nhóm. Với mục đích Nghiên cứu lý thuyết năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2. Từ đó đánh giá, so sánh và kết luận kết quả đạt được. Dựa trên cơ sở tài liệu báo cáo nghiên cứu khoa học và các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vực môi chất lạnh CO2 và dàn lạnh kênh mini đã thúc đẩy nhóm tiến hành nghiên cứu lý thuyết năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2 theo thời gian, góp phần giải quyết yêu cầu tiết kiệm năng lượng cũng như ảnh hưởng của môi chất lạnh đến môi trường hiện nay trên thế giới. Bài báo cáo này dựa trên kiến thức của các bài báo khoa học trong và ngoài nước cùng với cơ sở tài liệu báo cáo nghiên cứu khoa học tham khảo được từ nhóm nghiên cứu trước, nhóm em đã tính toán các thông số cần thiết và tìm ra năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí dùng môi chất lạnh CO2 . Đồng thời chúng em cũng đem kết quả tính toán được so sánh với một mô hình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm – Xưởng nhiệt Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Nhóm chúng em hi vọng với bài báo cáo này sẽ là tài liệu tham khảo hữu ích cho những nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng tính toán năng suất lạnh phù hợp vào thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh nhằm tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu suất hệ thống góp phần bảo vệ môi trường. Trong quá trình làm nghiên cứu lý thuyết này, chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm chúng em rất mong nhận được những nhận xét và ý kiến bổ ích từ quý thầy cô SV2020-02 9
  13. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài Trong giai đoạn phát triển kinh kế và công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường là vấn đề cấp thiết của xã hội được đông đảo mọi người quan tâm, đặc biệt là những nhà nghiên cứu khoa học. Trong đó, ngành công nghiệp nhiệt lạnh là một trong những ngành tiêu tốn năng lượng nhiều nhất với các hệ thống nóng, lạnh như điều hòa không khí của các tòa nhà, khu chung cư, trường học, trung tâm thương mại, cũng như trong các nhà máy, xí nghiệp phục vụ nhu cầu nóng lạnh sâu như đông lạnh hải sản, trữ đông, sản xuất bánh kẹo, sấy gỗ, cà phê,... Sử dụng những thiết thị trao đổi nhiệt từ loại nhỏ gọn treo tường đến những thiết bị trao đổi nhiệt lớn trong các nhà máy nhiệt điện. Môi chất lạnh hay còn gọi là gas lạnh là chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh làm nhiệm vụ hấp thụ nhiệt của buồng lạnh nhờ bốc hơi ở áp suất thấp nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra môi trường ở áp suất cao và nhiệt độ cao. Môi chất lạnh lý tưởng là môi chất lạnh không gây nguy hiểm cho con người, không độc hại môi trường, không cháy nộ, dễ dàng phát hiện khi rò rỉ,... Hiện nay, các nhà khoa học vẫn chưa thể tìm ra được ga lạnh lý tưởng, chúng ta chỉ có thể tìm được ga lạnh, có ưu điểm và cả nhược điểm. Bởi vậy khi chọn một ga lạnh cho một ứng dụng cụ thể, cần lựa chọn sao cho ga lạnh phát huy được những ưu điểm và hạn chế những nhược điểm của nó. Và đó cũng là tiền đề để ga lạnh CO2 ra đời. Ga lạnh CO2 là ga lạnh không mùi, có sẵn trong từ nhiên nên thân thiện với con người. Về vấn đề thân thiện môi trường ta có thể lấy GWP của khí CO2 tác động trong thời hạn 100 năm được lấy làm mốc để so sánh, GWP CO2 = 1 thì của các HFC cũng đạt tới hàng nghìn như HFC134a là 1.600, HFC410A là 2.340. Nắm bắt được xu hướng đó các nhà khoa học đã không ngừng nghiên cứu các giải pháp nhằm nâng cao chất lượng thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng môi chất lạnh mới theo nhiều hướng khác nhau. Trong đó, một hướng nghiên cứu mới là sử dụng thiết bị làm mát kênh mini và sử dụng CO2 làm môi chất lạnh để thay thế cho các loại môi chất lạnh họ Flourocarbon hiện nay. Vệc sử dụng thiết bị làm mát ống micro đã thu nhỏ được kích thước thiết bị mà vẫn có hiệu quả tốt, mật độ truyền nhiệt cao, chi phí chế tạo, lắp đặt hợp lý. Đồng thời, khi CO2 được sử dụng phổ biến trong hệ thống lạnh thay cho các môi SV2020-02 10
  14. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn chất lạnh hiện nay thì lượng Flourocarbon sẽ giảm và lượng CO2 bên ngoài môi trường sẽ giảm đi. Nhằm góp phần cho những giải pháp này, nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài Nghiên cứu lý thuyết năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí CO2 theo thời gian để đáp ứng xu thế hiện nay. 1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Liên quan tới đề tài thì đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vực môi chất CO2 cũng như dàn lạnh kênh mini. Các quá trình nghiên cứu, thực nghiệm đã đóng góp tích cực cho khoa học với hi vọng nghiên cứu ra một môi chất thân thiện với con người và môi trường cũng như hiệu suất làm việc tốt nhất. Dưới đây là một số bài báo liên quan nhóm đã tìm hiểu để làm cơ sở thực hiện đề tài. Gupta và Dasgupta [1] đã phân tích về hệ thống lạnh CO2 trong môi trường ở Ấn Độ và những thử thách liên quan tới nó. Một mô hình toán học của bộ làm mát khí đã được phát triển cho toàn bộ hệ thống lạnh CO2. Hiệu suất của hệ thống lạnh CO2 đã được phân tích ở các điều kiện vận hành khác nhau (theo 3 vùng ở Ấn Độ) bao gồm cả công suất quạt. Dựa trên các kết quả, đã có một số kết luận sau: Công suất của quạt có ảnh hưởng đáng kể đến COP được ứng dụng ở vùng có nhiệt độ cao, như Ấn Độ. Công suất quạt bị thay đổi chủ yếu với vận tốc không khí và không bị ảnh hưởng đáng kể bởi sự thay đổi về số lượng và cách sắp xếp của bộ làm mát khí. COP của hệ thống cải thiện 5% tới 10% bằng cách giữ vận tốc không khí trong phạm vi tối ưu. Trong phạm vi phân tích, vận tốc không khí từ 1 tới 2 m/s được được cho là tối ưu. Việc lựa chọn thiết kế máy nén chuyên dụng cho từng vùng nhiệt độ rất là quan trọng. Nó cho thấy hiệu suất nén đoạn nhiệt tăng lên 10% tức là từ 60% tới 70%, hệ số COP tăng lên 33%. Ngoài ra, bài báo còn nhắc lại về sự quan trọng của môi chất CO2 trong việc thiết kế các hệ thống một cách tôi ưu trong các môi trường khác nhau. Bansal [2] đã thực nghiệm thành công môi chất lạnh Carbon dioxide (CO2) xem như là một trong những môi chất làm lạnh tiềm năng để sử dụng cho các hệ thống làm lạnh sâu trong ngành thực phẩm và lạnh công nghiệp và hoặc hoạt động giải trí. Hiện nay, CO2 đã chứng tỏ được sự nổi trội về tính thương mại khi CO2 có một số thiết kế khá phổ biến như là hệ thống lạnh ghép tầng, hệ thống lạnh siêu tới hạn. Ngoài ra còn có nhiều SV2020-02 11
  15. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn mẫu thiết kế và một vài biến thể để sử dụng trong một số trường hợp cụ thể. Bài báo này cho ta thấy tất cả về các nguyên tắc cở bản và ứng dụng của môi chất lạnh CO2 trong các hệ thống làm lạnh sâu. Đồng thời, còn có một vài thảo luận về việc phân tích nhiệt động lực học, sự vô hại của nó tới con người cũng như là những thách thức, khả năng thực hiện cho các nghiên cứu và thiết kế mới. Ge [3] đã tiến hành thiết kế 2 bộ làm mát khí CO2 với kết cấu khác nhau và kết nối chúng vào một thiết bị thử nghiệm của một hệ thống lạnh CO2. Thông qua đó, có thể thấy hiệu suất của 2 bộ làm mát này thông qua các buổi thử nghiệm. Các mẫu của bộ làm mát khí CO2 được thiết kế theo 2 kiểu là mô hình phân tán (mô hình chi tiết) và mô hình tập trung (mô hình đơn giản). Mô hình thứ nhất được sử dụng để đưa ra dự đoán chi tiết về các cấu hình nhiệt độ chất lỏng hoạt động, tốc độ truyền nhiệt cục bộ và các ảnh hưởng của việc xắp sếp mạch ống. Hơn nữa, tốc độ quạt có thể được sử dụng để điều chỉnh và kiểm soát sự quá lạnh và độ chênh lệch nhiệt độ của bộ làm mát khí. Tuy nhiên, nếu kích thước bộ trao đổi nhiệt, thì quạt tốc độ cao sẽ là một lựa chọn hợp lí. Ngoài ra, kết quả mô phỏng cho thấy rằng sự thay đổi tý lệ không khí là cách làm hiệu quả nhất để kiểm soát và giảm thiểu độ chênh lệch nhiệt độ của bộ làm mát khí mặc dù tỷ lệ giảm là không nhiều. Peñarrocha [4] cùng các cộng sự của mình đã đề xuất một chiến lược kiểm soát và tối ưu hóa thời gian thực theo mô hình thực tế cho các nhà máy lạnh sản xuất CO2 đảm bảo bao gồm nhu cầu làm mát và theo dõi liên tục các điều kiện để đạt hiệu quả tối đa. Cách tiếp cận của chúng tôi thu được phản hồi chỉ với ba phép đo và kiểm soát mức mở của van nén và tốc độ của máy nén. Chiến lược giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng của máy nén thay vì tối đa hóa hệ số hiệu suất, tránh một số cảm biến, và chúng tôi chứng minh bằng toán học rằng cả hai phương pháp đều tương đương nhau. Họ đã chứng minh rằng tối đa hóa COP cho CO2 từ các nhà máy siêu tới hạn hoạt động với tải nhiệt không đổi tương đương với việc giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng trong máy nén, do đó hỗ trợ thuật toán điều khiển toán học. Đề xuất này có thể áp dụng cho bất kỳ CO2 siêu tới hạn từ nhà máy lạnh hiển một số thông số chung. Jeong cùng các đồng nghiệp [5] đã nghiên cứu ứng dụng điều hòa không khí vào giải nhiệt thiết bị công nghệ thông tin và truyền thông (ICT). Các cơ sở ICT đã phát triển nhanh chóng. Đồng thời, nhiệt sinh ra trên một đơn vị diện tích của một trung tâm dữ SV2020-02 12
  16. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn liệu, nơi các máy chủ và bộ định tuyến được tập trung trong một cơ sở ICT là một vấn đề cực kỳ nghiêm trọng. Do đó, nghiên cứu này nhằm mục đích nghiên cứu hiệu suất và đặc điểm của hệ thống trao đổi nhiệt làm mát tại chỗ của máy chủ, sử dụng CO2 như là một chất làm việc để ngăn chặn sự xuất hiện của các điểm nóng và giảm điện năng tiêu thụ của một hệ thống điều hòa không khí thông thường. Hệ thống điều hòa không khí này được lắp đặt tại trung tâm dữ liệu với những cuộc thí nghiệm và mô phỏng. Kết quả là: Đối với tốc độ dòng truyền nhiệt, các kết quả thử nghiệm và mô phỏng nằm trong phạm vi sai số ± 5% ở trạng thái hai pha. Pettersent cùng các cộng sự [6] đã nghiên cứu bộ trao đổi nhiệt cho các hệ thống điều hòa không khí của các phương tiện giao thông và cho một số loại thiết bị lạnh dân dụng đơn thuần. Sử dụng chất làm lạnh tự nhiên cao áp CO2 hiện đang được đánh giá để sử dụng trong các ứng dụng như vậy, và các bộ trao đổi nhiệt hiệu quả đang được phát triển và điều tra. Bộ trao đổi nhiệt carbon dioxide được thiết kế cho dòng chất làm lạnh có khối lượng cao và sử dụng các ống có đường kính nhỏ hoặc các ống vi kênh fiat được ép đùn. Hệ số truyền nhiệt của môi chất lạnh cao hơn so với fluorocarbons, và do đó giảm diện tích bề mặt bên trong có thể được dung thứ. Cả hai bộ trao đổi nhiệt ống tròn mở rộng bằng ống kính nhỏ và các đơn vị loại vi kênh được hàn đã được xây dựng và thử nghiệm thành công. Kết quả cho thấy các bộ trao đổi nhiệt của môi chất CO2 rất nhỏ gọn có tính cạnh tranh với dòng HFC / HCFC ban đầu về kích thước vật lý, khối lượng trao đổi và hiệu suất nhiệt. Kích thước ống nhỏ hơn và đa dạng có thể giảm kích thước so với thiết bị HFC-134a. Yun cùng cộng sự [7] đã phân tích số học cho thiết bị bay hơi được thiết kế cho hệ thống điều hòa không khí dùng môi chất là CO2. Các nhà nghiên cứu đã phân tích số học một thiết bị trao đổi nhiệt kênh micro bằng phương pháp thể tích hữu hạn. Dựa trên sự so sánh về hiệu suất của thiết bị trao đổi nhiệt kênh mini và thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống có cánh được thiết kế dùng môi chất là CO2, các nhà nghiên cứu đã đề xuất sự sắp xếp của các khốivà vận tốc không khíđầu vào trong bộ trao đổi nhiệt kênh mini cần phải tối ưu bằng cách xem xét kích thước thiết bị trao đổi nhiệt, điều kiện không khí đầu ra vàcông suất yêu cầu. Kau [8] cùng cộng sự đã xác định cao áp của một chu trình lạnh - lạnh siêu tới hạn được thực hiện với phương pháp đồ họa. Nếu các điều kiện vận hành khác nhau có để SV2020-02 13
  17. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn được xem xét, việc sử dụng một chức năng điều khiển hữu ích. Áp dụng mô hình mô phỏng trạng thái ổn định như trình bày ở đây dẫn đến một phương trình điều khiển đơn giản, áp suất cao tối ưu của một CO2 quá hạn tới chu trình làm lạnh, với điều kiện là thông tin cho nhiệt trao đổi và máy nén, như được đưa ra trong ví dụ của bài báo này có sẵn. Bởi vì áp suất cao không chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh, việc sử dụng tất cả hàm điều khiển gần đúng dẫn đến COP thấp hơn một chút. Nó sẽ cũng được đề cập cho thiết bị nhiệt hoặc một máy nén khác, các hệ số trong phương trình (4) trở nên khác nhau. Gulloa [9] cùng các cộng sự đã nghiên cứu hiệu suất của các thiết bị làm lạnh sử dụng môi chất CO2 đã được nghiên cứu cho một cửa hàng thực phầm bán lẽ ở các vùng Châu Âu với khí hậu đa dạng. Kết quả cho thấy, so sánh giữa môi chất R404A được sử dụng rộng rãi hiện nay với môi chất R774 đang trong quá trình nghiên cứu thì các kết quả cho thấy so với hệ thống sử dụng môi chất R404A thì hệ thống lạnh sử dụng môi chất lạnh R744 trên cùng một công suất sẽ tiết kiệm năng lượng hơn từ 3% đến 37,1% trên khắp châu Âu. Bài báo này còn cho ta thấy giới hạn hiệu suất năng lượng thường gặp bởi các hệ thống làm lạnh R744 qua mức tăng nhiệt độ ngoài trời biến mất với sự trợ giúp của máy phun. Cuối cùng, cuộc điều tra còn chứng mình là sử dụng các máy phun song song cho hệ thống R744 sẽ đem lại hiệu suất cao hơn và thiên thiện với ngành thực phẩm bán lẽ ở Châu Âu. Với những hiệu quả về mặt năng lượng trong bất kỳ môi trường khí hậu ở Châu Âu, môi chất R774 đã chứng mình về những tiềm năng của bản thân trong ngành công nghiệp lạnh. Baheta [10] cùng các cộng sự của mình đã tiến hành nghiên cứu hiệu suất của chu trình làm lạnh nén CO2 siêu tới hạn cho các thông số khác nhau và đánh giá COP của nó. Để đạt được điều đó, một chu trình làm lạnh được mô hình hóa bằng các khái niệm nhiệt động lực học. Sau đó, mô hình được mô phỏng cho các thông số khác nhau được điều khiển để điều tra hiệu suất chu trình. Duy trì các thông số vận hành khác liên tục COP cao nhất là 3,24 ở áp suất làm mát khí 10 MPa. Nó cũng đã được quan sát thấy rằng chu trình phù hợp cho ứng dụng điều hòa không khí hơn chu trình làm lạnh, khi COP tăng khi nhiệt độ thiết bị bay hơi tăng lên. Mô phỏng được thực hiện bằng chương trình phát triển EXCEL. Các kết quả có thể được sử dụng trong thiết kế chu trình làm lạnh CO2. SV2020-02 14
  18. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn Nguyen B. Chien [11] các cộng sự của mình đã chứng minh thành công hệ số truyền nhiệt hai phacủa dòng sôi của R32 (difluoromethane), CO2 (carbon dioxide) và R290 (propan) trong minichannel. Dữ liệu thực nghiệm được tiến hành trong các ống thép không gỉ nằm ngang với đường kính trong là 1,5mm. Các điều kiện thử nghiệm được thực hiện với nhiệt độ bão hòa được cố định ở 10ºC, thông lượng nhiệt là 10kW/m2 trong khi thông lượng khối lượng thay đổi từ 150 đến 500 kg/m2. Xu hướng này minh họa rằng thông lượng khối lượng có tác dụng nhỏ trên hệ số truyền nhiệt của cả R32 và R290 nhưng ảnh hưởng mạnh mẽ của thông lượng khối lượng trên hệ số truyền nhiệt của CO2 đã được quan sát. Hệ số truyền nhiệt của CO2 tăng cùng với sự gia tăng của thông lượng khối lượng. Thông lượng khối lượng liên tục được giữ ở mức 400 kg/m2 và 300 kg/m2 cho R32 và R290, tương ứng, trong khi dòng nhiệt thay đổi từ 10 đến 15 kW/m2. Dữ liệu cho thấy hệ số truyền nhiệt bị ảnh hưởng mạnh bởi dòng nhiệt. Kết quả cho thấy sự gia tăng hệ số truyền nhiệt của ba chất làm lạnh R290, CO2 và R32 tỷ lê thuận cùng với sự gia tăng của thông lượng nhiệt. Byrne [12] cùng cộng sự đã thiết kế bơm nhiệt đồng thời sưởi ấm và làm mát đã với mục đích sưởi ấm và làm mát nhà ở sang trọng, khách sạn và các tòa nhà văn phòng. Chi phí vận hành và hiệu ứng nhà kính có thể giảm đi bằng cách sử dụng cùng một năng lượng điện để sản xuất nước nóng và lạnh cùng một lúc. Đồng thời giảm tổn thất hiệu suất của máy bơm nhiệt không khí trong nước dưới nhiệt độ môi trường xung quanh thấp và đặc biệt là trong quá trình rã đông bằng cách luân phiên giữa thiết bị bay hơi không khí và thiết bị bay hơi nước. HPS đã được thiết kế cho HFC và CO2. Các kết quả thu được cho máy nén hiệu quả cao và bộ trao đổi nhiệt hoàn hảo và được liên kết chặt chẽ với các giả định này. Chuỗi mùa đông luân phiên cung cấp một giải pháp mới cho rã đông. Đặc biệt, nó làm tăng hiệu suất trung bình trong sưởi ấm, và tăng thêm với công suất làm mát cao có sẵn với CO2. CO2 HPS hoạt động tốt hơn bơm nhiệt tiêu chuẩn HFC theo định luật COP đầu tiên và tiêu thụ điện hàng năm và điều này mở ra cánh cửa cho carbon dioxide như một chất lỏng làm việc cho các ứng dụng sưởi ấm không gian. Tsamos cùng các cộng sự [13] đã nghiên cứu mô hình toán học được phát triển dựa trên nền tảng giải quyết các phương trình kỹ thuật (EES), và nó đã được xác nhận với các kết quả thử nghiệm thu được từ thiết bị thực nghiệm tại trung tâm quốc gia. Mô hình này được nghiên cứu về việc thiết kế hai dàn làm mát khí khác nhau. Chúng được SV2020-02 15
  19. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn lắp đặt riêng biệt và được tích hợp với mô hình hệ thống làm lạnh CO2 để nghiên cứu ảnh hưởng của thiết kế làm mát khí vào hệ thống COP. Mô hình có thể dự đoán các dữ liệu nhiệt độ của môi chất lạnh, sự giảm áp suất qua bộ làm mát khí, không khí và hệ số trao đổi nhiệt và nhiệt thải. Mô hình hệ thống làm lạnh tích hợp đã được phê chuẩn có thể được sử dụng để tính toán COP của hệ thống. Sai số trung bình giữa các giá trị thử nghiệm và mô phỏng được tìm thấy là 7%. Santosa [14] cùng đồng nghiệp đã khảo sát các hệ số truyền nhiệt và môi chất làm lạnh thông thường trong các ống xoắn bằng cách sử dụng Mô hình Động lực học Tính toán (Computational Fluid Dynamics - CFD). Kết quả từ mô hình đã được so sánh với các phép đo thực nghiệm cho thấy một khe ngang trên cánh giữa hàng đầu và hàng thứ hai của ống dẫn có thể làm cải thiện tỷ lệ nhiệt thải của thiết bị làm mát từ 6% đến 8%. Điều này có thể dẫn đến áp suất của bộ làm mát khí sẽ thấp hơn, hiệu suất hệ thống làm lạnh cao hơn và diện tích dàn trao đổi nhiệt sẽ nhỏ gọn hơn. Hệ số truyền nhiệt đã được nghiên cứu cho các phân đoạn khác nhau của bộ làm mát khí, nó cho thấy xu hướng trong sự thay đổi của hệ thống truyền nhiệt. Marcinichen cùng các đồng nghiệp [15] đã nghiên cứu tập trung vào việc cải thiện hiệu suất của bộ làm mát khí CO2. Với mục tiêu chính là giảm thể tích của mật độ chất lỏng trong bộ làm mát khí. Để đạt được điều đó, các tác giả đã tìm các phương pháp, tài liệu về chu trình làm lạnh CO2 và lập ra một chu trình mô phỏng rất chi tiết. Sau khi giải quyết về các ảnh hưởng của kích thước ống, lưu lượng thể tích không khí, nồng độ dầu hỗn hợp… Kết quả cho thấy rằng, thể tích và lượng môi chất lạnh được nạp vào đã giảm ít nhất 14%. Điều đó cho thấy rằng, hệ thống làm lạnh có thể trở nên nhỏ gọn hơn và nhẹ hơn về trọng lượng. Các mô phỏng với dầu cho thấy có tới 6% ảnh hưởng bất lợi đến kích thước của bộ làm mát khí và giảm áp suất CO2 của nó tăng lên đến 2,65 lần khi nồng độ dầu lên tới 3%. Jadhav cùng các cộng sự [16] đã nghiên cứu về các đặc tính dòng chảy của các ống mao cho chất làm lạnh R744. Lấy kết quả của mười sáu mô hình có hệ số ma sát khác nhau so sánh với các kết quả sẵn có. Ta lập được biểu đồ dự đoán tốc độ dòng chảy của môi chất lạnh R744 Kết quả này được so sánh với kết quả của Wang và cộng sự dựa trên sai số trung bình, được tính cho các trạng thái khác nhau. Người ta nhận thấy sai số bình quân trung bình nằm trong khoảng giới hạn chấp nhận được, tương ứng là 2,2% và SV2020-02 16
  20. NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2020 ThS. Nguyễn Lê Hồng Sơn 5,7% đối với R744 với mô hình theo hệ số ma sát của Schmidt và Mori và Nakayama. Đề xuất cho thấy các mô hình theo hệ số ma sát của Mori và Nakayama và Schmidt là phù hợp nhất cho việc dự báo tốc độ lưu lượng khối lượng của ống mao với các điều kiện hoạt động đã chọn cho môi chất R744. Mô hình hiện tại có thể được sử dụng để thiết kế các ống mao làm việc với chất làm lạnh CO2. Li cùng cộng sự [17] đã nghiên cứu chế tạo bộ làm mát kênh micro kiểu cánh sử dụng môi chất CO2 cho điều hòa không khí ô tô. Công suất nhiệt đo được cho bộ làm mát khí dao động từ 1 đến 6 kW. Ảnh hưởng của nhiệt độ và vận tốc không khí đầu vào khác nhau, tốc độ dòng chảy của môi chất lạnh và áp suất vận hành được nghiên cứu để hiểu rõ hơn về cách các thông số này ảnh hưởng đến hiệu suất làm mát khí CO2. Một mô hình được phát triển để mô phỏng thiết bị làm mát. Mô hình dự đoán khả năng chịu nhiệt của bộ làm mát khí trong vòng 5% và chênh lệch áp suất môi chất lạnh trong vòng 8% lệch so với dữ liệu thực nghiệm. Mô hình đã được xác nhận đã được sử dụng để phân tích tác động của hình học cánh và phân phối không khí không đồng đều sẽ ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt. Dựa trên mô hình đã được xác nhận, tác động của hình học cánh và hiệu suất của việc phân phối khí đã được đánh giá. Khanam [18] cùng các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu phát triển dự án máy nước nóng bơm nhiệt CO2 trong bối cảnh thế giới sẽ giảm HCFC 99,5% vào năm 2020 và cập nhật DOE vào năm 2021. Việc tìm kiếm các sản phẩm năng lượng thân thiện sẽ làm giảm việc chi trả hóa đơn tiền điện cho những hộ gia đình, tiết kiệm hàng kilowatt- giờ phát điện, và giảm thiểu lượng khí thải carbon, gây ra sự đổi mới của nhiều công nghệ tiết kiệm năng lượng. Lộ trình đã đưa ra một số thông tin chi tiết thú vị. Các dự án được thực hiện để nâng cao hiệu quả của các thành phần và công nghệ thiết bị. Thử nghiệm rộng rãi và đo lường các sáng kiến phát triển đang hướng tới việc tạo điều kiện cho việc ban hành luật hoặc quy định. Tuy nhiên, chi phí là một trong những khía cạnh quan trọng nhất trong việc áp dụng công nghệ và tiện ích và các bên liên quan khác cần phải cố gắn trong việc phát triển dự án. Jamali cùng cộng sự của ông [19] đã trình bày sự quan trọng của việc tích hợp chu trình làm lạnh CO2 đối với các modun nhiệt điện trong thiết bị làm mát. Máy phát nhiệt điện hai cấp (TEG) đã tạo ra một nguồn nhiệt thải từ bộ làm mát khí. Và nguồn nhiệt này được dùng trong bộ làm mát nhiệt điện hai cấp (TEC), và dùng để làm mát môi chất SV2020-02 17
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

TL.01: Bộ Tiểu Luận Triết Học
207 tài liệu
1479 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