MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
Mục đích thí nghiệm
− Biết cách đo nhiệt độ (khô, ướt), lưu lượng gió, áp suất, thể tích.
− Hiểu quá trình làm lạnh có tách ẩm của không khí ẩm.
− Hiểu nguyên lý làm việc và các thiết bị cơ bản của chu trình lạnh đơn giản.
− Tính toán cân bằng nhiệt trong ống khí.
Yêu cầu chuẩn bị
Sinh viên đọc kỹ phần lý thuyết các nội dung sau trước khi vào tiến hành thí nghiệm:
MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
Thí bị thí nghiệm và vật tư thí nghiệm
− Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hơi.
− Nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt.
− Thiết bị đo tốc độ gió,
− Thiết bị đo thể tích.
Mô tả thí nghiệm
Không khí được quạt thổi qua dàn lạnh của máy lạnh, trong đó các bầu nhiệt kế khô ướt được đặt trước và sau dàn lạnh để xác định độ ẩm của không khí.
− Tại đầu ra của ống khí động có sử dụng 1 thiết bị đo tốc độ gió để xác định tốc
Hình 1 Mô hình ống khí động
NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM
− Sinh viên điền tên gọi của các chi tiết trong hệ thống tương ứng với các số vào bảng dưới đây.
Bảng 1 Tên gọi các chi tiết trong hệ thống
1 Quạt gió 5 Nhiệt kế ướt 9 Bình đong 13 Máy nén
2 Ống khí động 6 Tốc kế 10 Ống mao dẫn
3 Nhiệt kế khô 7 Áp kế đo bay hơi 11 Quạt
4 Dàn lạnh 8 Áp kế đo ngưng tụ 12 Dàn lạnh
Sử dụng bầu nhiệt kế khô và ướt để đo đạc trạng thái không khí trước và sau dàn lạnh, giúp xác định điều kiện môi trường xung quanh.
Sử dụng thiết bị đo tốc độ gió để xác định vận tốc và nhiệt độ gió từ ống khí động, giúp tính toán lưu lượng không khí qua ống Đồng thời, xác định áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ của máy lạnh.
− Từ các số liệu trên, sinh viên xác định:
• Biểu diễn quá trình thay đổi trạng thái của không khí trên đồ thị t-d (hoặc
• Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh.
Lượng ẩm tách ra khỏi dàn lạnh được xác định dựa trên tính toán và giá trị thực tế quan sát được Các trạng thái của tác nhân lạnh được biểu diễn trên đồ thị T-s, tương ứng với chu trình lạnh lý thuyết, trong đó bỏ qua độ quá nhiệt quá lạnh.
KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Khi hệ thống đã hoạt động ổn định, bắt đầu xuất hiện nước ngưng tại dàn lạnh, sinh viên tiến hành làm thí nghiệm với yêu cầu sau:
Sinh viên tiến hành thí nghiệm 2 đợt (ghi chú, sau mỗi lần lấy số liệu xong sinh viên thay đổi lưu lượng gió qua dàn lạnh).
❖ X ÁC ĐỊNH THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA KHÔNG KHÍ ẨM
Thí nghiệm đợt 1: Thời gian 10 phút, số lần lấy số liệu là 3 lần.
Bảng 2 Các thông số trạng thái của không khí ẩm (đợt 1)
Thí nghiệm đợt 1 Không khí trước dàn lạnh Không khí sau dàn lạnh t k ( o C) t ư ( o C) d(g/kg) I(kJ/kg) t k ( o C) t ư ( o C) d(g/kg) I(kJ/kg)
Xác định I và d trước dàn lạnh tại thí nghiệm đợt 1 lần 2 (t k
Xác định I và d sau dàn lạnh tại thí nghiệm đợt 1 lần 2 (t k
Thí nghiệm đợt 2: Thời gian 5 phút, số lần lấy số liệu là 4 lần.
Bảng 3 Các thông số trạng thái của không khí ẩm (đợt 2)
Thí nghiệm đợt 2 Không khí trước dàn lạnh Không khí sau dàn lạnh t k ( o C) t ư ( o C) d(g/kg) I(kJ/kg) t k ( o C) t ư ( o C) d(g/kg) I(kJ/kg)
Xác định I và d sau dàn lạnh tại thí nghiệm đợt 2 lần 2 ( t k t u = 10 p h = 0,012277 bar
Trong đó:V Vận tốc trung bình của gió ra khỏi ống (
F Diện tích của miệng ống ( m 2 ): F = 0,105 2
Khối lượng riêng của không khí (tra bảng) t Thời gian thí nghiệm
Bảng 4 Các thông số liên quan đến không khí ẩm (đợt 1)
Vận tốc Nhiệt Lượng Lượng ẩm
Sai số nhiệt lượng tách ra từ gió ẩm khi không khí đi qua dàn lạnh ống là một yếu tố quan trọng trong quá trình tính toán hiệu suất của hệ thống điều hòa không khí Việc hiểu rõ sai số này giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong các ứng dụng điều hòa.
Xác định lượng ẩm tách ra theo tính toán tại thí nghiệm đợt 1 lần 2
Lượng nước tách ra: V lt = G n t = 0,3841 (10 60) = 200,327 ml
Vận tốc Nhiệt Lượng Lượng ẩm
Sai số nhiệt lượng tách ra từ không khí ẩm qua dàn lạnh được tính toán bằng các thông số như vận tốc gió (m/s), nhiệt độ (°C) và lượng nước ngưng tụ (ml) Việc xác định chính xác các yếu tố này là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh và tiết kiệm năng lượng trong hệ thống điều hòa không khí.
Xác định lượng ẩm tách ra theo tính toán tại thí nghiệm đợt 2 lần 2
Lượng nước tách ra: V lt = G n t = 0,3841(10 60) = 200,327 ml
Nhiệt lượng không khí nhả ra khi qua dàn lạnh Q:
Để xác định nhiệt độ sôi, cần chuyển đổi áp suất bay hơi và áp suất ngưng tụ từ đơn vị kgf/cm² sang bar Sau đó, tra cứu bảng các tính chất nhiệt động của R22 ở trạng thái bão hòa để tìm ra nhiệt độ sôi và nhiệt độ ngưng tụ tương ứng.
Bảng 6 Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh
Trong thí nghiệm đợt 1, chúng ta nghiên cứu mối quan hệ giữa áp suất bay hơi, nhiệt độ sôi và áp suất ngưng tụ Các giá trị nhiệt độ ngưng tụ được ghi nhận thông qua áp kế tương ứng, cho phép chúng ta hiểu rõ hơn về hiện tượng vật lý này.
Bảng 7 Các số liệu liên quan đến chu trình lạnh
Trong thí nghiệm đợt 2, chúng ta sẽ nghiên cứu mối quan hệ giữa áp suất bay hơi, nhiệt độ sôi và áp suất ngưng Các giá trị nhiệt độ ngưng sẽ được đọc trên áp kế tương ứng với tụ đọc trên áp tụ Việc này giúp xác định các thông số quan trọng trong quá trình chuyển đổi trạng thái của chất lỏng.
❖ B IỂU DIỄN QUÁ TRÌNH THAY ĐỔI TRẠNG THÁI CỦA KHÔNG KHÍ TRÊN ĐỒ THỊ I-d
❖ B IỂU DIỄN CÁC TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHẬN LẠNH TRÊN ĐỒ THỊ T-s
XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NHIỆT COP CHO CHU TRÌNH MÁY LẠNH VỚI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ GIẢI NHIỆT BẰNG KHÔNG KHÍ VÀ THIẾT BỊ BAY HƠI LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ
MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
− Giúp sinh viên có khả năng kết hợp các kiến thức giữa lý thuyết và thực hành.
− Nắm được chu trình hoạt động cơ bản của thiết bị làm lạnh không khí có kết hợp một số thiết bị phụ trong sơ đồ hoạt động.
− Giúp sinh viên có thể đo đạc thông số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh thực tế của thiết bị.
− Sinh viên phải nắm được chu trình lạnh.
− Biết ứng dụng các công thức trong sơ đồ lạnh.
MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
2.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm
− Mô hình làm lạnh không khí
− Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị.
2.2.2 Mô tả thí nghiệm Để làm lạnh không khí trong buồng lạnh, bàn thí nghiệm này sử dụng một hệ thống lạnh với tác nhân lạnh là R12 có sơ đồ nguyên lý như được mô tả ở hình 2 Máy nén
Hơi R12 được nén từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk Sau khi ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí, hơi R12 sẽ được chuyển vào bình chứa cao áp.
Hơi R12 từ thiết bị bay hơi (J) được hút vào (A) sau khi đi qua van tiết lưu (I), nơi áp suất giảm từ p k đến p 0, và chu trình được lặp lại.
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị log(p)-I và T-S gồm các quá trình:
1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén.
2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp.
3-4: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu
4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi.
Các vị trí đo nhiệt độ và áp suất trong chu trình máy lạnh
− Các áp kế p1 và p2 dùng để đo áp suất hút và đẩy sau van tiết lưu và sau đầu đẩy của máy nén (A).
− Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng các sensor T1 và T2.
− Nhiệt độ của không khí giải nhiệt đi vào và đi ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng các sensor T3 và T4.
− Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi (J) được đo bằng các sensor T5 và T9.
− Nhiệt độ không khí trong buồng lạnh được đo bằng T6.
NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM
Trong bài thí nghiệm này, sinh viên cần thu thập số liệu về áp suất hút và đẩy, cũng như nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi Ngoài ra, cần ghi nhận nhiệt độ của không khí giải nhiệt khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ, cùng với nhiệt độ không khí khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi Cuối cùng, sinh viên sẽ kết hợp các số liệu thu thập được với kết quả tính toán để xác định các thông số cần thiết.
− Các thông số trạng thái trong chu trình thực của máy lạnh.
− Hệ số sử dụng nhiệt COP của chu trình lý thuyết và chu trình thực.
− Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Q k
− Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ G kk
SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
Bảng 1 Nhiệt độ của không khí ( o C)
Nhiệt độ không khí vào thiết bị khí ra khỏi thiết bị trong buồng khí ngoài buồng ngưng tụ được xác định bởi các nhiệt độ T3, T4, T6, và Ta, trong đó Ta bằng T3.
Bảng 2 Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình Áp suất (Mpa) Sau van tiết lưu Tại đầu đẩy của Tại đầu hút của
Trước van tiết lưu máy nén máy nén
− Nhiệt độ của không khí đi vào thiết bị ngưng tụ T 3 chính là nhiệt độ của môi trường xung quanh T a
− Áp suất của tác nhân lạnh ghi trong bảng 2 nói trên là áp suất tuyệt đối.
❖ C ÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN LẠNH R12 p k
Dựa vào bảng tra về các tính chất nhiệt động của R12 trong trạng thái bão hòa và quá nhiệt, chúng ta có thể xác định các thông số quan trọng của R12 tại các điểm khác nhau trong chu trình máy lạnh Việc này giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống lạnh.
Bảng 3 Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnh (lần 2)
❖ P HỤ TẢI CHO BUỒNG LẠNH
Phụ tải của buồng lạnh trong trường hợp này chính là lượng nhiệt từ môi trường bên
Bề dày các vách: mica Chất liệu các vách: (1)
Bảng 4 Hệ số dẫn nhiệt
Vách trước Mica Vách sau Gỗ, xốp Vách trái Xốp, gỗ Vách phải Gỗ, xốp Vách trên Gỗ Vách dưới Gỗ của một số vật liệu
Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m 2 ) truyền qua mỗi vách: q T − T
Trong đó: i Bề dày của lớp thứ i (m) i Hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i (W/mK)
1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài buồng lạnh (W/m 2 K) Chọn 1 = 6 W/m 2 K
2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên trong buồng lạnh (W/m 2 K) Chọn 2 W/m 2 K q = 30 −10
Tính lượng nhiệt Q (W) truyền qua mỗi vách:
Tính phụ tải nhiệt Q 0 (W) của buồng lạnh: Q 0 = Q
❖ XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG R12 LÀM VIỆC TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH : G
Phụ tải của buồng lạnh (kW) Entanpy của R12 tại điểm 1 và (kJ/kg)
❖ X ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Q k (kW)
❖ X ÁC ĐỊNH CÔNG NÉN ĐOẠN NHIỆT CỦA MÁY NÉN W (kW)
❖ X ÁC ĐỊNH HỆ SỐ LÀM LẠNH (COP) CỦA CHU TRÌNH
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Yêu cầu chuẩn bị
Sinh viên tìm hiểu các phần lý thuyết trước khi tiến hành thí nghiệm:
− Các dạng truyền nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ.
− Công thức tính nhiệt lượng cho quá trình nhận nhiệt và nhả nhiệt của nước.
− Công thức tính hệ số truyền nhiệt và hệ số Reynold.
MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
3.2.1 Thiết bị và vật tư thí nghiệm
Thiết bị gồm 2 bộ trao đổi nhiệt (ống xoắn và vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều hoặc ngược chiều.
Hình 2 Vỏ bọc chùm ống
Hình 3 Bộ đo lưu lượng của nước nóng và nước lạnh lần lượt FI1 và FI2
Có 4 cảm biến nhiệt độ dùng đo nhiệt độ vào và ra của nước nóng và nước lạnh đi qua bộ trao đổi nhiệt Nhiệt độ được hiển thị trên màn hình.
Hình 4 Màn hình hiển thị
❖ C ÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT
− Bộ coil exchanger với bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m 2 - kí hiệu E2.
− Coil làm từ thép không gỉ AISI 316, đường kính ngoài ống 12 mm, bề dày 1mm, chiều dài 3500 mm.
− Ống bọc ngoài làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính trong 100 mm.
− Bộ shell-and-tube exchanger, bề mặt trao đổi nhiệt khoảng 0,1 m 2 - kí hiệu E1.
− Có 5 ống làm từ thép AISI 316 , đường kính ngoài ống 10 mm, bề dày 1mm và chiều dài 900mm.
− Ống bọc ngoài làm từ thủy tinh borosilicate, đường kính trong 50mm.
− Có 13 khoảng chia với kích thước khoảng 75% đường kính.
− Kiểm tra các đường nước vào, nước ra được gắn chặt vào đường ống.
− Kiểm tra bình cấp nước nóng.
− Bật công tắc bảng hiện thị nhiệt độ.
− Bật bơm chạy các đường nước nóng và lạnh.
− Nước nóng và nước lạnh chạy qua hai bộ trao đổi nhiệt và nhiệt độ được hiển thị trên màn hình.
NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM
Lần lượt tiến hành các bài thí nghiệm sau và lấy số liệu:
− Chạy bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều: Mở các van V1, V6, V7, V8 và V10. Đóng các van V2, V3, V4, V5, V9 và V11.
− Sử dụng bộ E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều: Mở các van V1, Đóng các van V2, V3, V4, V5, V8 và V10.
− Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều: Mở các van V3, V4, V5, V8 và V10. Đóng các van V1, V2, V6, V7, V9 và V11.
− Sử dụng bộ E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều: Mở các van V3, V4, V5, V9 và V11. Đóng các van V1, V2, V6, V7, V8 và V10.
Để điều chỉnh lưu lượng nước nóng và lạnh, sử dụng các van điều chỉnh Sau mỗi lần điều chỉnh, hãy chờ khoảng 2-3 phút để nhiệt độ các cảm biến ổn định trước khi ghi lại số liệu.
SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
Bảng 1 E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT ΔTT nóng lạnh
Bảng 2 E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT ΔTT nóng lạnh
Bảng 3 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT ΔTT nóng lạnh
Bảng 4 E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT ΔTT nóng lạnh
BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Bảng 5 Kết quả tính toán E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt cùng chiều
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT nóng ΔTT lạ nh Q nóng Q lạnh η ΔTT ln k Re
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT nóng ΔTT lạnh Q nóng Q lạnh η ΔTT ln k Re
Tính nhiệt trao đổi trong hệ thống và hiệu suất tổng tại các mức lưu lượng thể tích khác nhau:
Tính hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều: k = Q
L Chiều dài ống, d m = (d ngoài + d trong )/2
T = T − T max min ln ln T max
Quy ước: (1) vỏ bọc chùm ống ; (2) ống xoắn.
Xác định hệ số Re: Re L
L Kích thước tính toán (đối với ống tròn chọn là đường kính trong của ống) ω Tốc độ trung bình của dòng chất lỏng (m/s) ν Độ nhớt động học
Các bảng 6, 7 và 8 làm tương tự như bảng 5.
Bảng 6 Kết quả tính toán E1 (vỏ bọc chùm ống) trao đổi nhiệt ngược chiều
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT nóng ΔTT lạnh Q nóng Q lạnh η ΔTT ln k Re
Bảng 7 Kết quả tính toán E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt cùng chiều
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT nóng ΔTT lạnh Q nóng Q lạnh η ΔTT ln k Re
Bảng 8 Kết qu ả tính toán E2 (ống xoắn) trao đổi nhiệt ngược chiều
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT nóng ΔTT lạnh Q nóng Q lạnh η ΔTT ln k Re
Test FI1 FI2 TI1 TI2 TI3 TI4 ΔTT nóng ΔTT lạnh Q nóng Q lạnh η ΔTT ln k Re
− Hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt:
• Đối với dạng vỏ bọc chùm ống, hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt cùng chiều nhỏ hơn hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt ngược chiều.
• Đối với dạng ống xoắn, hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhi ệt cùng chiều l ớn hơn hệ số truyền nhiệt ở trao đổi nhiệt ngược chiều chiều.
Với dạng vỏ bọc chùm ống, hệ số Reynolds (Re) của dòng chảy vượt quá 10,000, điều này cho thấy dòng chảy ở cả hai trường hợp trao đổi nhiệt cùng chiều và ngược chiều đều là dòng chảy rối.
Trong hệ thống ống xoắn, cả hai trường hợp trao đổi nhiệt theo cùng chiều và ngược chiều đều cho thấy dòng chảy có số Reynolds (Re) lớn hơn 10.000, cho thấy tình trạng chảy rối với giá trị Re rất cao.
XÁC ĐỊNH CÂN BẰNG NHIỆT TẠI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ BAY HƠI TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH LÀM LẠNH NƯỚC
MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA THÍ NGHIỆM
− Giúp sinh viên có khả năng kết hợp các kiến thức giữa lý thuyết và thực hành.
− Nắm được chu trình hoạt động cơ bản của thiết bị làm lạnh không khí có kết hợp một số thiết bị phụ trong sơ đồ hoạt động.
− Giúp sinh viên có thể đo đạc thông số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh thực tế của thiết bị.
− Sinh viên phải nắm được chu trình lạnh.
− Biết ứng dụng các công thức trong sơ đồ lạnh.
MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
4.2.1 Thiết bị & vật tư thí nghiệm
− Mô hình làm lạnh nước.
− Các sensor nhiệt độ lắp trực tiếp trên thiết bị.
4.2.2 Mô tả thí nghiệm Để làm lạnh nước trong buồng lạnh, bài thí nghiệm này sử dụng một hệ thống lạnh với tác nhân lạnh là R12 có sơ đồ nguyên lý như được mô tả ở hình 2 Máy nén (A) nén hơi R12 từ áp suất sôi p0 đến áp suất ngưng tụ pk Hơi R12 sau khi ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí (B) được đi vào bình chứa cao áp (C) Sau đó lỏng R12 từ (C) đi qua van tiết lưu (I) để giảm áp suất từ pk đến p0 và đi vào thiết bị bay hơi làm lạnh nước dạng ống xoắn (K) Hơi R12 ra khỏi (K) ở áp suất p0 được hút vào (A) và các quá trình của chu trình được lặp lại.
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị log(p) - I và T - S gồm các quá trình:
1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén.
2-3: Quá trình ngưng tụ đẳng áp.
3-4: Quá trình tiết lưu trong van tiết lưu
4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt và đẳng áp trong thiết bị bay hơi.
Các vị trí đo nhiệt độ và áp suất trong chu trình máy lạnh
− Các áp kế p1 và p2 dùng để đo áp suất p0 và pk sau van tiết lưu và sau đầu đẩy của máy nén (A).
− Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng các sensor T1 và T2.
− Nhiệt độ của không khí giải nhiệt đi vào và đi ra khỏi thiết bị ngưng tụ (B) được đo bằng các sensor T3 và T4.
− Nhiệt độ của tác nhân lạnh R12 đi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi (J) được đo bằng các sensor T7 và T9.
− Nhiệt độ nước trong buồng lạnh được đo bằng T8.
NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM
Trong bài thí nghiệm này, sinh viên cần thu thập số liệu về áp suất p k và p 0, cũng như nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi Bên cạnh đó, họ cũng phải ghi nhận nhiệt độ không khí giải nhiệt và nhiệt độ nước khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi Cuối cùng, những số liệu này sẽ được kết hợp với kết quả tính toán để xác định các thông số cần thiết.
− Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ G kk
− Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Q k
− Cân bằng nhiệt tại thiết bị ngưng tụ.
− Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ G 0
− Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Q 0
− Cân bằng nhiệt tại thiết bị bay hơi
SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
Bảng 1 Nhiệt độ của không khí ( o C)
Nhiệt độ không khí trong buồng khí và thiết bị khí ra ngoài buồng ngưng tụ T3 và T4 có sự tương tác rõ rệt Nhiệt độ T8 lạnh được điều chỉnh sao cho T_a = T3, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh.
Bảng 2 Các số liệu đo của tác nhân lạnh trong chu trình Áp suất Sau van tiết lưu Tại đầu đẩy của Tại đầu hút của
Trước van tiết lưu máy nén máy nén
Nhiệt độ ( o C) Trước khi vào Sau khi ra khỏi
Trước khi vào Sau khi ra dàn thiết bị ngưng tụ thiết bị ngưng tụ dàn lạnh T 5 lạnh T 9
− Nhiệt độ của không khí đi vào thiết bị ngưng tụ T 3 chính là nhiệt độ của môi trường xung quanh T a
− Áp suất của tác nhân lạnh ghi trong bảng 2 nói trên là áp suất tuyệt đối.
− P HỤ TẢI CHO BUỒNG LẠNH
Phụ tải của buồng lạnh chủ yếu đến từ việc truyền nhiệt qua các vách ngăn, do sự chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường bên ngoài và bên trong buồng lạnh.
Bề dày các vách: mica = 0,004 ( m ) ; xốp = 0,014 ( m ) ; gỗ = 0,005
Chất liệu các vách: (1) Vách trái Xốp, gỗ
Tính mật độ dòng nhiệt q (W/m 2 ) truyền qua mỗi vách: q = T −T
Trong đó: i Bề dày của lớp thứ i (m) i Hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i (W/mK)
1 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên ngoài buồng lạnh (W/m 2 K) Chọn 1 = 6 W/m 2 K
2 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của không khí bên trong buồng lạnh (W/m 2 K) Chọn 2 = 1000 W/m 2 K q = q = q = 31− 20
Tính lượng nhiệt Q (W) truyền qua mỗi vách:
Tính tổn thất nhiệt qua các vách (W): Q tth = Q
Tính nhiệt lượng (W) làm lạnh nước: Q 0 ' = pn 8 8
V Thể tích nước làm lạnh (m 3 )
Khối lượng riêng của nước (
T 8 Nhiệt độ nước sau khi được làm lạnh ( o C)
T 8 ' Nhiệt độ nước trước khi được làm lạnh ( o C) c pn Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của nước
Tính phụ tải nhiệt buồng lạnh (W): Q 0 = Q tth + Q 0 '
❖ X ÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG R12 LÀM VIỆC TRONG CHU TRÌNH MÁY LẠNH :
Q 0 Phụ tải của buồng lạnh (kW) i 1 , i 4 Entanpy của R12 tại điểm 1 và 4 (kJ/kg)
❖ X ÁC ĐỊNH PHỤ TẢI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Q k (kW) q = i − i = 309,8 − 179,71 = 130,09 kJ k 2 3 kg
❖ X ÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG KHÔNG KHÍ G kk QUA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Qk (kg/s)
