chu trình máy lạnh và bơm nhiệt - haanhtung.webs.com trinh_nhiet dong luc hoc/c12_chu...

Chương 12:Chu trình máy lạnh và bơm nhiệt

Người soạn: TS. Hà anh Tùng ĐHBK tp HCM

1/2009

p.1p.1

12.3 Chu trình lạnh dùng hơi

12.2 Chu trình lạnh dùng không khí

12.1 Khái niệm chung


1/2009

p.2p.2

12.1 Khái niệm chung

Máy lạnh/Bơm nhiệt: chuyển CÔNG thành NHIỆT NĂNG

Nguồn nóng

Nguồn lạnh

Máy lạnh , Bơm nhiệt

Q1

Q2

W

Chu trình ngược chiều

v

p

1

23

4

Nguồn nóng

Phòng

Máy lạnh

Q1

Q2

W

* MÁY LẠNH: mục đích lấy đi nhiệt lượng Q2 từ không gian cần làm lạnh


1/2009

p.3p.3

Hệ số làm lạnh:21

22

QQQ

WQ

−==ε


1/2009

p.4p.4

* BƠM NHIỆT: mục đích đưa nhiệt lượng Q1 vào không gian cần sưởi ấm

Phòng

Nguồn lạnh

Bơm nhiệt

Q2

Q1W

Hệ số làm nóng:

1>21

11

QQQ

WQ

−==ϕ

12.2 Chu trình lạnh dùng không khí


1/2009

p.5p.5

Tính toán như với khí lý tưởng

Một trong những máy lạnh đầu tiên được sử dụng

Hệ số lạnh không cao

Vì hệ số tỏa nhiệt của KK khá nhỏ 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”)

2

4 1

3Buồng

giải nhiệt

Buồng làm lạnh

Máy nén KK

Thiết bị giãn nở

Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh dùng KK

wmn

1-2: qt nén KK đoạn nhiệt

q1

2-3: qt KK thải nhiệt đẳng áp


1/2009

p.6p.6

q2

4-1: qt KK nhận nhiệt đẳng áp

wgn

3-4: qt giãn nở KK đoạn nhiệt


1/2009

p.7p.7

q1p

1

23

4

v

q2

wmn

wgn

T

s

1

23

4

q1

q2

wmn

wgn

Tính toán chu trình lạnh dùng KK

- Để xác định thông số trạng thái của các điểm 1, 2, 3, 4 cần biết 4 thông số

* Ví dụ cho biết p1, T1, p2, T3

Điểm 1: biết p1, T1 )/( 3

1

11 kgm

pRT

v =

Điểm 2: biết p2 , 1-2 đoạn nhiệt k

k

ppTT

1

1

212

−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= (với k = 1.4)

(với R = 8314/29 J/kg.độ )

(xem Ví dụ 12.2 sách “Nhiệt động học kỹ thuật”)

Điểm 3: biết T3 , 2-3 đẳng áp


1/2009

p.8p.8

23 pp =

Điểm 4: 3-4 đoạn nhiệt k

kk

k

ppT

ppTT

1

2

13

1

3

434

−−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

4-1 đẳng áp 14 pp =

* Công máy nén cần cung cấp cho 1 kg KK: vì 1-2 là quá trình đoạn nhiệt( ) kgkJTTcTTkcww pvKTmn /)( 2121)21( −=−== −

* Công do 1kg KK sinh ra tại thiết bị giãn nở:kgkJTTcww pKTgn /)( 43)43( −== −

* Nhiệt lượng má 1kg KK nhận vào tại buồng lạnh:( ) kgkJTTcqq p /41142 −== −

* Nhiệt lượng má 1kg KK thải ra tại buồng giải nhiệt:( ) kgkJTTcqq p /23321 −== −

* Hệ số làm lạnh:gnmn ww

q+

= 2ε


1/2009

p.9p.9

12.3 Chu trình lạnh dùng hơi

Phải tra bảng

Là hệ thống máy lạnh được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay

Một số tác nhân lạnh thường sử dụng:

Fréon 22 (R-22)

Fréon 12 (R-12)Ammonia (NH3)

Fréon 11 (R-11)

Hơi bão hòa

Hơi quá nhiệt

Sơ đồ nguyên lý của chu trình lạnh dùng hơi

1-2: qt nén hơi đoạn nhiệt

wmn


1/2009

p.10p.10

4

2

1

3

q1

2-3: qt hơi thải nhiệt đẳng áp3-4: qt hơi giãn nở đẳng entanpi ( i4 = i3 )

q2

4-1: qt hơi nhận nhiệt đẳng áp

Máy nén

Van tiết lưu

Dàn bay hơi(Dàn lạnh)

Dàn ngưng tụ(Dàn nóng)


1/2009

p.11p.11

Tính toán chu trình lạnh dùng hơi

i

log p

- Để xác định thông số trạng thái của các điểm 1, 2, 3, 4 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”)

Điểm 1: biết T1Tra bảng hơi R-22 bão hòa

ứng với T1áp suất sôi p1 và

ii ′′=1

ss ′′=1

Điểm 2: hơi quá nhiệt, biếtp2 = p3s2 = s1

Tra bảng hơi R-22 quá nhiệt2i


1/2009

p.12p.12

Điểm 3: lỏng sôi, biết p3Tra bảng hơi R-22 bão hòa

ii ′=3

Điểm 4: hơi bão hòa ẩm, biếtT4 = T1

i4 = i34x

kgkJiiww KTml /12)21( −== −* Công cần cung cấp cho

1 kg hơi của máy lạnh:

* Nhiệt lượng 1 kg hơi nhận vào tại dàn lạnh: kgkJiiq /412 −=

* Nhiệt lượng 1 kg hơi thải ra tại dàn nóng: kgkJiiq /321 −=

* Hệ số lạnh của chu trình:

( )3412

31

12

412 / iidokgkJiiii

iiii

wq

ml

=−−

=−−

==ε

Một số ví dụ tính toán

VD 1: bài 4 đề 2 ( Kiểm tra cuối HK I 4/1/2006)


1/2009

p.13p.13


1/2009

p.14p.14

Giải:Biết:

Tác nhân lạnh: R-22

p3 = 18 bar

t1 = 10oC

Năng suất lạnh = G*q41 = 10kW

1) Xác định entanpi tại 1, 2, 3, 4

- Từ 2 thông số t1 , p3 đã biết tính toán hoàn toàn tương tự như phần trước


1/2009

p.15p.15

2) Tính năng suất giải nhiệt ở dàn nóng23


( ) )(321 kWiiGQ −=

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:

skgii

G /10

41 −=

( )( ) )(10

41

321 kW

iiii

Q−−

=


1/2009

p.16p.16

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 ñira khoûi daøn ngöng tuï coù nhieät ñoä laø 45oC. (1 ñieåm)


KK ẩm t1 = 30oC ϕ1 = 80%

KK ẩm t2 = 45oC

- Đây là quá trình KK ẩm được gia nhiệt .

- Nếu gọi GKK (kg/s) là lưu lượng KK ẩm đi qua dàn ngưng tụ, nhiệt lượng KK ẩm nhận được trong 1s chính là tính ở phần trên1Q

( )121 IIGQ KK −= skgII

QGKK /

12

1

−=


1/2009

p.17p.17

Độ

chứa

hơi

d (g

/kg a

)

Nhiệt độ t (oC)

Entanp

i I (kJ

/kga)

ϕ = 100 %

30oC

ϕ 1= 80 %

1 2

45oC

d = const

Điểm 2:

skgII

QGKK /

12

1

−=


1/2009

p.18p.18

VD 2: bài 4 đề 13 ( Kiểm tra cuối HK 21/6/2006)


1/2009

p.19p.19

Giải:

1

2

t3 = 47oCp3 = p2 = 18 bar

t4 = 6oCp4 = 6 bar

> t4 1 là hơi R-22 quá nhiệt

Các phần tính toán tiếp theo tham khảo trong đáp án

chu trình máy lạnh và bơm nhiệt - haanhtung.webs.com trinh_nhiet dong luc hoc/c12_chu...

Documents