(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu các đặc tính truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ bay hơi trong máy lạnh ghép tầng r32 CO2

TỔNG QUAN

Lý do chọn đề tài nghiên cứu

Kỹ thuật lạnh hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, y tế, quốc phòng và điều hòa không khí Để đạt được nhiệt độ lạnh thấp, máy lạnh nhiều cấp và máy lạnh ghép tầng được sử dụng, với ưu điểm nổi bật là tận dụng các đặc tính của môi chất lạnh cho từng tầng Do đó, việc lựa chọn cặp môi chất lạnh phù hợp là rất quan trọng nhằm tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh, tăng hệ số làm lạnh và giảm thiểu tác động đến môi trường Tuy nhiên, hiện tại, quá trình truyền nhiệt trong thiết bị ngưng tụ - bay hơi của máy lạnh ghép tầng vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.

Các hệ thống lạnh truyền thống sử dụng CFC và HCFC chứa nguyên tử Clo, gây ra rò rỉ và ảnh hưởng đến tầng Ozone, dẫn đến biến đổi khí hậu toàn cầu Để giảm thiểu tác động này, các môi chất lạnh thân thiện với môi trường như NH3, HFC, không khí, nước muối NaCl, hỗn hợp nước-Etylenglycol và CO2 (R744) đang được nghiên cứu và áp dụng để thay thế cho các chất có chứa Clo.

Gần đây, nhu cầu nghiên cứu thiết bị truyền nhiệt và hệ thống lạnh ghép tầng sử dụng môi chất CO2 kết hợp với các môi chất lạnh khác đang gia tăng Các nghiên cứu trước đó đã chỉ ra tầm quan trọng của việc tìm hiểu các đặc tính truyền nhiệt của thiết bị Ngưng tụ và Bay hơi trong máy lạnh ghép tầng R32.

CO2 là hết sức cần thiết

Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước:

Wang và cộng sự đã tiến hành phân tích nhiệt động lực học cho chu trình ghép tầng CO2 siêu tới hạn kết hợp với năng lượng mặt trời và năng lượng sinh khối Nghiên cứu cho thấy hệ thống này có hiệu suất nhiệt đạt 40,1%, cho thấy tiềm năng ứng dụng cao trong việc tối ưu hóa năng lượng tái tạo.

Zhang và cộng sự đã tiến hành đánh giá tiêu chuẩn về hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt giãn nở bên trong vòi phun trong chu trình làm lạnh CO2 Kết quả cho thấy rằng việc bổ sung IHE vào chu trình làm lạnh đầu phun CO2 không chỉ tăng tỷ lệ hút vào vòi phun mà còn nâng cao hiệu suất phun và giảm phục hồi áp suất dưới áp suất làm mát khí.

Gupta cùng cộng sự [3] đã thực hiện đánh giá “Hiệu suất của hệ thống lạnh

Trong bài viết "CO2 qua tới hạn với công phục hồi tuabin trong bối cảnh ở Ấn Độ", tác giả nhấn mạnh rằng để nâng cao hiệu suất tổng thể của hệ thống làm lạnh bằng Carbon Dioxide (CO2), cần thực hiện những thay đổi trong chu kỳ qua tới hạn Nghiên cứu này sử dụng mô phỏng để phân tích hiệu suất của quá trình làm lạnh CO2 qua tới hạn kết hợp với công phục hồi tuabin, nhằm tìm ra các giải pháp tối ưu cho hệ thống.

Xu cùng cộng sự đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm nhằm đánh giá hiệu quả của bộ trao đổi nhiệt bên trong hệ thống vòi phun CO2 Nghiên cứu so sánh hiệu suất giữa hệ thống phun CO2 không có bộ trao đổi nhiệt (EJE – S) và hệ thống phun CO2 chuyển tới hạn có bộ trao đổi nhiệt (EJE–IHX–S) Kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng bộ trao đổi nhiệt làm giảm hiệu quả hoạt động của bộ phun trong hệ thống.

Nghiên cứu của Song cùng cộng sự [5] đã điều tra khả năng thích ứng của hệ thống làm lạnh CO2 tới hạn với ống mao quản, thông qua một mô hình dòng chảy riêng biệt Kết quả cho thấy, hệ số hiệu suất (COP) tương đối dao động từ 82% đến 98% khi có độ lệch 10 °C giữa nhiệt độ đầu ra của bộ làm lạnh khí thực và giá trị thiết kế.

Nghiên cứu của Yang cùng cộng sự đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa áp suất cao trong chu trình CO2 qua tới hạn có thể giảm thiểu tổn thất COP đáng kể Qua các nghiên cứu điển hình, tác giả đã chứng minh rằng tổn thất COP tối đa có thể giảm từ 71% xuống chỉ còn 0,7%, cho thấy hiệu quả rõ rệt của phương pháp này trong việc cải thiện hiệu suất chu trình chuyển hóa CO2.

Nghiên cứu của Đặng Thành Trung và cộng sự về quá trình giãn nở và quá nhiệt của chu trình CO2 bằng thiết bị bay hơi vi mạch kênh Micro cho thấy diện tích mặt cắt ngang của van giãn nở giảm từ 8,195 mm² xuống 0,091 mm² Kết quả cho thấy áp suất làm lạnh tăng, trong khi áp suất bay hơi giảm, dẫn đến sự gia tăng chênh lệch áp suất giữa bộ làm mát và thiết bị bay hơi Đặc biệt, chênh lệch áp suất và công suất đầu vào tăng mạnh khi diện tích mặt cắt nhỏ hơn 0,4 mm².

Nghiên cứu thực nghiệm của Tao cùng các cộng sự về hiệu suất của hệ thống điều hòa không khí dân dụng CO2 với bộ trao đổi nhiệt bên trong đã chỉ ra rằng điều kiện làm việc ảnh hưởng đến hệ số hiệu suất hệ thống (COP) Kết quả cho thấy rằng các thông số đầu vào của thiết bị bay hơi chỉ ảnh hưởng nhẹ đến COP, với phạm vi tăng COP thấp hơn 6% và 4% ở nhiệt độ khí vào của thiết bị bay hơi và các vùng vận tốc tương ứng.

Crespi và các cộng sự đã thực hiện nghiên cứu về chu trình carbon dioxide siêu tới hạn trong sản xuất điện Bài viết phân tích các khái niệm chu kỳ khác nhau, bao gồm chu trình độc lập và chu trình kết hợp với các công nghệ tương tự hoặc khác biệt Nghiên cứu cũng xem xét bố cục, loại nhiên liệu, ứng dụng (bao gồm nguồn nhiệt và năng lượng) cũng như điều kiện hoạt động, từ đó phân loại theo cấu hình của chu trình.

Mohammadi và cộng sự đã tiến hành so sánh hiệu suất năng lượng và exergy của các cấu hình khác nhau trong hệ thống làm lạnh nén hai tầng hấp thụ sử dụng chất làm lạnh CO2 Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích sáu cấu hình của hệ thống lạnh hấp thụ một tầng, được vận hành bởi một tuabin siêu nhỏ cung cấp năng lượng cho cả hai thiết bị làm lạnh Kết quả cho thấy rằng việc lựa chọn dòng xả và áp suất làm lạnh, cùng với nhiệt độ máy phát được tối ưu hóa, có thể cải thiện đáng kể hệ số sử dụng năng lượng của hệ thống.

Yadavalli và cộng sự đã nghiên cứu phương pháp thu CO2 thông qua việc biến đổi bề mặt amoniac sulfat của than sinh khối hoạt tính Các thử nghiệm cho thấy việc thay đổi bề mặt than hoạt tính ở nhiệt độ thấp bằng amoni sulfat đã cải thiện khả năng hấp phụ CO2 của gỗ linh sam Douglas dựa trên than hoạt tính.

Girard và cộng sự đã nghiên cứu phát triển đầu dò quang học nhỏ gọn để đo nhiệt độ ngọn lửa và nồng độ carbon dioxide, sử dụng tầng laser hấp thụ gần 4.2 μm Kỹ thuật đo nhiệt độ tại chỗ này được áp dụng cho ngọn lửa áp suất thấp, dựa trên phương pháp hấp thụ laser của CO2 mới sinh Kết quả đo được thực hiện trong khoảng áp suất từ 25 đến 60 torr và khoảng cách từ 3 đến 23 mm so với mặt đầu đốt, áp dụng cho các loại ngọn lửa metan, etylen và propan với nhiều tỷ lệ tương đương khác nhau.

Tan cùng cộng sự đã nghiên cứu lượng khí thải CO2 từ hồ chứa Geheyan tại bốn lưu vực sông Thanh Giang, Trung Quốc Kết quả cho thấy thông lượng CO2 trung bình trong hồ chứa là 55,69 ± 66,33 mg m-2 h-1 Đặc biệt, lượng khí thải carbon dioxide thấp hơn vào mùa xuân và mùa hè do mực nước thường xuyên thay đổi để kiểm soát lũ lụt.

Ming cùng cộng sự đã đánh giá hiệu suất và phân tích cấu hình tối ưu của hệ thống làm lạnh ghép tầng CO2/NH3 sử dụng thiết bị Ngưng tụ – Bay hơi kiểu màng Hệ thống này cho thấy sự cải thiện đáng kể về hệ số hiệu suất (COP) nhờ vào chênh lệch nhiệt độ nhỏ từ bộ trao đổi nhiệt ghép tầng.

Cai cùng cộng sự đã mô hình hóa và tính toán hệ thống làm lạnh carbon dioxide hở, đề xuất một hệ thống dựa trên phân tích tính chất của carbon dioxide Nghiên cứu cũng xem xét mối quan hệ giữa môi trường lưu trữ carbon dioxide và công suất làm lạnh Qua việc so sánh các tính toán lý thuyết với kết quả thí nghiệm, một số kết luận quan trọng đã được rút ra, trong đó có việc mất khả năng làm lạnh.

Mục tiêu nghiên cứu

Chúng tôi thiết kế và chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ – bay hơi kiểu ống lồng ống, phù hợp với công suất của hệ thống lạnh ghép tầng R32/CO2.

- Xác định được nhiệt lượng của bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ – Bay hơi

Xác định các thông số nhiệt động tại các điểm nút của chu trình tầng thấp và tầng cao trong hệ thống lạnh ghép tầng là rất quan trọng Qua đó, chúng ta có thể vẽ đồ thị lg p – h của chu trình để phân tích Việc so sánh giữa chu trình lý thuyết và thực nghiệm giúp đánh giá tính chính xác và hiệu quả của hệ thống lạnh này.

Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài

- Tổng quan các nghiên cứu liên quan

- Tính toán thiết kế mô hình

- Thực nghiệm với mô hình đã thiết kế

- Phân tích và tổng hợp các kết quả thực nghiệm

Đề tài nghiên cứu tập trung vào đặc tính truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ – bay hơi trong hệ thống máy lạnh ghép tầng R32 – CO2, với thời gian nghiên cứu hạn chế Các yếu tố chính trong nghiên cứu bao gồm nhiệt độ, độ chênh nhiệt độ, diện tích truyền nhiệt, hệ số truyền nhiệt và nhiệt lượng Các thông số nhiệt động trong chu trình như nhiệt độ, áp suất, enthalpy, entropy và thể tích riêng cũng được xem xét Hệ thống lạnh ghép tầng có năng suất lạnh 1,5 kW hoạt động ở nhiệt độ phòng – 20°C, và được thực hiện tại TP Hồ Chí Minh.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp tổng quan bao gồm việc xem xét các bài báo khoa học trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài nghiên cứu Qua đó, chúng tôi xác định hướng nghiên cứu và các mục tiêu cụ thể mà nghiên cứu sẽ đạt được.

- Phương pháp thiết kế: Lựa chọn thiết bị phù hợp, lắp đặt chế tạo dựa trên các thông số tính toán được và vận hành

- Phương pháp thực nghiệm: Thiết lập mô hình thực nghiệm và tiến hành thực nghiệm

Phương pháp phân tích dữ liệu bao gồm việc tính toán và phân tích các quá trình nhiệt động và truyền nhiệt, đồng thời so sánh kết quả dữ liệu lý thuyết với thực nghiệm để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong nghiên cứu.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cacbon điôxít (CO2), hay còn gọi là thán khí, anhiđrít cacbonic, là một hợp chất khí không màu trong khí quyển Trái Đất, bao gồm một nguyên tử cacbon và hai nguyên tử ôxy Ở nồng độ thấp, cacbon điôxít không có mùi, nhưng ở nồng độ cao, nó có mùi axit Dạng rắn của cacbon điôxít được gọi là băng khô.

Cacbon điôxít (CO2) được sinh ra từ nhiều nguồn, bao gồm khí thải từ núi lửa, sản phẩm cháy của hợp chất hữu cơ và hoạt động hô hấp của sinh vật hiếu khí Nó cũng được sản xuất bởi một số vi sinh vật thông qua quá trình lên men và hô hấp tế bào Thực vật hấp thụ CO2 trong quá trình quang hợp, sử dụng cacbon và ôxy để tạo ra cacbohyđrat, đồng thời giải phóng ôxy trở lại khí quyển, tạo thành chu trình sinh thái Với nồng độ thấp trong khí quyển, CO2 hoạt động như một khí gây hiệu ứng nhà kính và là thành phần chính trong chu trình cacbon Tỷ trọng riêng của nó ở 25 °C là 1,98 kg m−3, nặng hơn không khí khoảng 1,5 lần Phân tử CO2 có hình dạng tuyến tính với hai liên kết đôi (O=C=O) và không có lưỡng cực điện, đồng thời là hợp chất đã bị oxy hóa hoàn toàn, do đó không cháy.

Hình 2.1: Mô tả cấu tạo của CO2 [34]

Dưới nhiệt độ –78 °C, cacbon điôxít chuyển hóa thành băng khô, một dạng tinh thể màu trắng Cacbon điôxít lỏng chỉ hình thành khi áp suất vượt quá 5,1 bar; trong điều kiện áp suất khí quyển, nó thăng hoa trực tiếp giữa các pha khí và rắn Điểm ba thể của CO2 là –56,6 °C và 5,18 bar, trong khi điểm tới hạn là 31,1 °C và 73,8 bar Do nhu cầu hoạt động ở áp suất lên tới 130 bar, việc hiểu rõ các đặc tính này là rất quan trọng.

Hệ thống CO2 với áp suất 1880 psi yêu cầu các bộ phận thiết bị có độ bền cao Ngoài ra, thiết bị cần được trang bị các van an toàn để đảm bảo hệ thống hoạt động một cách an toàn.

Một số tính chất của CO2 [35]:

- Cácbon điôxít CO2 là tác nhân lạnh được đưa vào áp dụng ở cuối thế kỷ 19, nó thường được gọi là R744 (nhóm 7, phân tử lượng 44)

Để sử dụng cácbon điôxít (CO2) làm tác nhân lạnh, cần có một tác nhân lạnh khác để hạ nhiệt độ, giúp CO2 ngưng tụ hiệu quả trong dàn ngưng.

- Cácbon điôxít CO2 là khí trơ không gây cháy, không gây gỉ, không tác dụng với dầu bôi trơn

- Cácbon điôxít CO2 lỏng sau khi hóa hơi còn có tác dụng hạn chế vi sinh vật và nấm mốc phát triển

Bảng 2.1: Đặc tính nhiệt động của CO2, NH3 và R22 [35] Đặc tính nhiệt động NH 3 CO 2 R22

Nhiệt ẩn hóa hơi (kJ/m 3 ) 839.463 267.590 274.065

Công suất lạnh riêng (kJ/m 3 ) 1030 8137 1220

COP 6,78 6,29 6,95 Độ nhớt Cp 0,262 0,184 0,323 Độ dẫn nhiệt (W/m.K) 0,671 0,142 0,111

Từ bảng 2.1 ta có một số nhận xét sau:

- Nhiệt ẩn hóa hơi của CO2 xấp xỉ bằng R22 và bằng 1/3 của NH3

- Công suất lạnh riêng của CO2 tính theo kJ/m 3 lớn gấp 7 lần so với R22 và 8 lần so với NH3

- Hệ số COP của CO2 ở nhiệt độ sôi cao không bằng R22 và NH3

Độ nhớt của CO2 thấp hơn đáng kể so với NH3 và R22, điều này cho thấy máy nén CO2 tiêu thụ ít điện hơn so với máy nén NH3 và đặc biệt là R22.

Hệ số dẫn nhiệt của CO2 cao hơn R22 nhưng thấp hơn nhiều so với NH3, dẫn đến việc thiết bị trao đổi nhiệt cho CO2 thường có kích thước lớn hơn so với NH3.

- Ở áp suất 26 bar NH3 và R22 có nhiệt độ cao hơn môi trường rất nhiều còn

CO2 có nhiệt độ âm, do đó cần sử dụng một tác nhân lạnh khác để làm lạnh và ngưng tụ CO2 Đặc tính của CO2 được thể hiện qua đồ thị trong hình 2.3 [46].

Hình 2.3: Đồ thị lgp – h của R744 (carbon dioxide) [46]

Môi chất R744 có hệ số phá hủy tầng ozone (ODP) bằng 0 và hệ số làm nóng quả đất (GWP) bằng 1, cho thấy tính an toàn với môi trường Hơn nữa, áp suất bão hòa của R744 cao hơn đáng kể so với các môi chất khác thường được sử dụng.

Hình 2.4: Đặc tính áp suất - nhiệt độ của một số môi chất [41]

Hiện nay, các vấn đề môi trường được điều chỉnh bởi các nghị định quốc tế như Nghị định thư Montreal và Kyoto, cùng với các quy định pháp lý của chính phủ Mỹ (Clean Air Act) và các nước khác (Luật của hội đồng F-gas Châu Âu) nhằm hạn chế sử dụng HCFCs và HFCs Yêu cầu giảm thiểu khí thải từ môi chất lạnh đã thúc đẩy các nhà sản xuất chuyển đổi từ HFCs sang carbon dioxit (CO2) Môi chất CO2 thường được ứng dụng trong các hệ thống nhiệt độ thấp và trung bình, nhờ vào sự thành công của các hệ thống này, mà hiện nay hệ thống cascade và tiết lưu trực tiếp (DX) ngày càng được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng nhiệt độ thấp.

Tính đến năm 2011, đã có 15 hệ thống cascade sử dụng CO2 được lắp đặt, trong đó có môi chất lạnh thứ hai là glycol cho ứng dụng ở nhiệt độ trung bình Tất cả các hệ thống này đều được chứng nhận bởi SNAP, UL và ASHRAE.

Gas R32, hay còn gọi là HFC32 (Difluoromethane), có công thức hóa học CH2F2, được phát minh để thay thế các loại gas cũ như R22 và R410 Là môi chất lạnh thế hệ mới, R32 truyền tải nhiệt hiệu quả, giúp giảm tiêu thụ điện năng khoảng 10% so với máy điều hòa sử dụng R-22 Đặc biệt, R32 không chứa chất gây suy giảm tầng ozone và khả năng làm nóng toàn cầu chỉ bằng 1/3 so với các môi chất lạnh như R-22 và R-410A Hơn nữa, R32 có lượng khí thải thấp hơn nhiều so với các loại gas khác, tác động rất ít đến môi trường.

- Có đặc tính nhiệt động và nhiệt lạnh rất tốt tương tự như R22 và R502

- Gas R32 không được sử dụng là gas đơn chất vì áp suất và nhiệt độ cuối tầm nén cao

- Gas R32 thường được sử dụng làm thành phần của hỗn hợp gas lạnh R410A, 407C

Gas R32 có độ an toàn cao với TLV và AEL đều là 1000ppm Chất này bền vững về nhiệt và hóa học, không tương tác với các vật liệu chế tạo máy như thép, đồng nhôm và đồng thau, ngoại trừ kẽm.

Gas R32 có hiệu suất lạnh cao hơn khoảng 1,6 lần so với các loại gas thông thường, giúp tiết kiệm năng lượng và giảm lượng gas cần nạp.

Gas R32 có thành phần đơn chất với chỉ số GWP (550) thấp hơn nhiều so với gas R410A, giúp giảm lượng khí thải lên đến 75% Điều này không chỉ đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường mà còn giảm thiểu hiệu ứng phá hủy tầng Ozon và chống lại sự gia tăng nhiệt độ do hiệu ứng nhà kính.

Hình 2.5: Hướng phát triển của môi chất lạnh [37]

THIẾT KẾ VÀ THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM

THIẾT KẾ VÀ THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM

3.1 Tính toán thiết kế hệ thống máy lạnh ghép tầng

Hệ thống lạnh ghép tầng R32/R744 trong nghiên cứu này được thiết kế dựa trên các thông số tính toán, dựa trên các nghiên cứu đã công bố và những giới hạn của đề tài.

Năng suất lạnh: Qo = 1,5 kW

Nhiệt độ phòng tp = – 20 0 C Địa điểm lắp đặt: TP Hồ Chí Minh, Việt Nam

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lạnh ghép tầng R32 – CO2

Chu trình tầng trên sử dụng môi chất R32 với các ký hiệu 1’, 2’, 3, 4’, trong khi chu trình tầng dưới sử dụng CO2 và được ký hiệu là 1, 2, 3, 4, như thể hiện trong Hình 3.1 Thiết bị bay hơi của tầng trên có chức năng giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ của tầng dưới, được gọi là thiết bị trao đổi nhiệt Ngưng tụ – Bay hơi trong hệ thống lạnh ghép tầng.

* Với tầng thấp (môi chất là CO2):

Năng suất lạnh yêu cầu là Q0 = 1,5 kW Nhiệt độ sôi t0 của môi chất lạnh CO2 được xác định theo công thức: t0 = tp – △t 0

Trong đó: △t0 là hiệu nhiệt độ yêu cầu, lấy △t0 = (5÷ 6) 0 C (trong phần chọn nhiệt độ sôi của môi chất lạnh t0 trang 204 [45])

Với tp = –20 0 C, suy ra t0 = tp – 6 = – 26 0 C (nhiệt độ bay hơi của môi chất)

*Với tầng cao (môi chất R32):

Hệ thống sử dụng dàn ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí, với nhiệt độ không khí trước khi vào thiết bị giải nhiệt (tw’) được chọn bằng nhiệt độ môi trường tại TP HCM (có mái che), cụ thể là tw’ = tmt = 33°C.

Nhiệt độ không khí vào và ra khỏi dàn ngưng tụ có độ chênh △tkk = (3÷ 4) 0 C (trong phần chọn nhiệt độ ngưng tụ tk trang 205 [45])

Ta có: △tkk = tw – tw’ tw = △tkk + tw’ = 33 0 C+ 3 0 C = 36 0 C

Trong đó: tw là nhiệt độ không khí ra khỏi dàn giải nhiệt

Nhiệt độ ngưng tụ của R32 được xác định qua công thức: tk’ = tw +△tk

Trong đó:△tk = (3 ÷ 5) 0 C hiệu nhiệt độ ngưng tụ (trong phần chọn nhiệt độ ngưng tụ trang 205 [45])

Chọn △tk = 4 0 C, suy ra tk’ = 36 + 4 = 40 0 C

Trong tính toán chu trình của hệ thống lạnh ghép tầng, nhiệt độ ngưng tụ của CO2 tại tầng thấp (t k) phải lớn hơn nhiệt độ bay hơi của R32 tại tầng cao (t o ’) Điều này đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho thiết bị trao đổi nhiệt ghép tầng.

Do không có phụ tải lạnh trung gian, nhiệt độ tk và t0 được xác định theo công thức: tk' – to' = tk – to, dẫn đến 40 – to' = tk – (–26) Đối với máy lạnh ghép tầng, độ chênh lệch nhiệt độ (△t) giữa nhiệt độ ngưng tụ của CO2 tại tầng thấp và nhiệt độ bay hơi của R32 tại tầng cao trong thiết bị trao đổi nhiệt có giá trị từ 5°C đến 10°C Chọn △t là 60°C, ta có công thức tính toán tương ứng.

Để khảo sát các thông số nhiệt động của hệ thống lạnh ghép tầng, chúng ta sẽ tính toán riêng cho từng tầng sử dụng các công thức trong hệ thống lạnh một cấp, với t k = 10 °C và t o’ = 40 °C.

3.1.1 Tính toán tầng thấp môi chất CO 2

3.1.1.1 Thông số môi trường làm việc

Năng suất lạnh yêu cầu: Q 0 = 1,5 kW

Trong hệ thống lạnh ghép tầng R32 – CO2, nhiệt độ ngưng tụ của CO2 đạt 10°C với áp suất 45,0220 bar, trong khi nhiệt độ bay hơi là -26°C và áp suất 16,293 bar, theo bảng hơi bão hòa CO2 trong tài liệu ASHRAE Handbook-Fundamentals 2017.

3.1.1.2 Tính toán các thông số nhiệt động của chu trình

Ta có tỉ số nén của chu trình:

=>Ta chọn chu trình nén 1 cấp

Nhiệt độ quá nhiệt (nhiệt độ hơi hút) th là nhiệt độ của hơi trước khi vào máy nén th = t0 + ∆th , với ∆th = 5 ÷ 15 0 C (trang 208 – tài liệu [45]) Chọn ∆th = 5 0 C

Các thông số nhiệt động của chu trình tầng thấp CO2 được thể hiện ở Bảng 3.1 và Hình 3.2

Bảng 3.1: Thông số trạng thái của chu trình tầng thấp môi chất CO2 (LT)

CHU TRÌNH ĐIỂM NÚT CO 2 (LÝ THUYẾT) Điểm nút Trạng thái t

P (bar) v (m 3 /kg) h (kJ/kg) s (kJ/kg)

Hình 3.2: Đồ thị lg p – h của chu trình tầng thấp CO2 (LT)

Năng suất lạnh riêng: kJ/kg 211,31

Xác định lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống: kg/s

Công nén riêng: kJ/kg 8

Công cấp cho chu trình lạnh: kW 0,2694 38

Năng suất nhiệt riêng: kJ/kg 254,27

225,73 480 h h q k  2  3    Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị giải nhiệt: kW 1,803 254,27

Hệ số lạnh của chu trình:

3.1.1.3 Chọn thiết bị cho hệ thống CO 2 a) Chọn máy nén

Chúng tôi lựa chọn máy nén gián tiếp dựa trên mối quan hệ giữa công suất điện động cơ kéo bên trong máy nén và công nén thực hiện của máy nén.

Công suất điện động cơ kéo máy nén được tính theo công thức (7-25) trang 219 tài liệu [45]

Trong đó: k là hệ số làm việc an toàn, k = (1,1 ÷ 2,1)

Ns=Lt: Công nén đoạn nhiệt của máy nén

31 η: Hiệu suất nén, η = ηi.η e ηtđ.η el

Với: ηi: Hiệu suất chỉ thị của quá trình nén, ηi được tính theo công thức (7-21) trang

Hệ số hiệu suất η e được xác định dựa trên tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén, với giá trị chọn là 0,95 Hệ số hiệu suất η tđ, phản ánh tổn thất do truyền động giữa máy nén và động cơ, được chọn là 1 do máy nén kín có truyền động trực tiếp Hệ số hiệu suất động cơ điện η el dao động từ 0,8 đến 0,95, và trong trường hợp này, giá trị được chọn là 0,85.

Hiệu suất nén: η = η i ηe.ηtđ.ηel = 0,8467.0,95.1.0,85 = 0,684

Chọn k = 1,1 Vậy công suất điện máy nén:

Chọn máy nén lạnh CO2 loại SANDEN Model SRcACA có công suất điện 440W b) Tính chọn thiết bị bay hơi

Thiết bị bay hơi thực hiện chức năng trao đổi nhiệt giữa nhiệt độ của môi chất và không khí Để cải thiện hiệu suất trao đổi nhiệt, việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng Microchannel là rất cần thiết.

Ta có, diện tích trao đổi nhiệt được tính theo công thức 8 – 1 trang 260 tài liệu

F: Diện tích trao đổi nhiệt thiết bị bay hơi Microchanel (m 2 ) k: Hệ số truyền nhiệt, W/m 2 K

Q0: Năng suất lạnh của chu trình, Q0 = 1,5 kW

 t : Độ chêch lệch nhiệt độ trung bình Logarit

Từ tài liệu [47], ta chọn hệ số tỏa nhiệt như bảng 3.2 và chiều dày ống, hệ số dẫn nhiệt dàn bay hơi như bảng 3.3

Bảng 3.2: Hệ số tỏa nhiệt của CO2 và không khí [47]

Môi chất CO 2 Không khí

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu α

Bảng 3.3: Thông số chiều dày ống và hệ số dẫn nhiệt dàn bay hơi Micro [47]

Chiều dày ống của TBTĐN Micro δ (mm) 0,0004

Vậy hệ số truyền nhiệt của TBTĐN Microchannel: k = 105,5 (W/m 2 K)

Chọn sơ bộ độ chênh lệch nhiệt độ của thiết bị là ∆𝑡̅̅̅ = 10 ℃ Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:

(Trong đó, năng suất lạnh của dàn bay hơi là: Q0 = 1,5 kW)

Đề tài nghiên cứu tập trung vào đặc tính truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ và bay hơi trong máy lạnh ghép tầng sử dụng môi chất R32 và CO2, bao gồm các yếu tố như nhiệt độ, độ chênh nhiệt độ, áp suất, enthalpy, entropy, thể tích riêng, diện tích truyền nhiệt, hệ số truyền nhiệt và nhiệt lượng Đối với dàn bay hơi sử dụng CO2, tác giả đã lựa chọn thiết bị bay hơi ống dẹp kênh micro với công suất lạnh khoảng 2,5 kW, đây là thiết bị nhỏ nhất của Danfoss, với các thông số thiết kế được thể hiện rõ trong Hình 3.3.

Hình 3.3: Các thông số kênh Micro 3.1.2 Tính toán tầng cao môi chất R32

3.1.2.1.Thông số môi trường làm việc

Môi chất làm việc tầng cao: R32

Từ nhiệt độ môi trường 33°C, ta chọn nhiệt độ bão hòa tk’ = 40°C với áp suất pk’ = 24,783 bar theo bảng hơi bão hòa CO2 trong tài liệu 2017 ASHRAE Handbook-Fundamentals Khi t0’ = 4°C, áp suất tương ứng p0’ là 9,2245 bar, cũng được tra cứu từ bảng hơi bão hòa CO2 trong tài liệu 2017 ASHRAE Handbook-Fundamentals.

3.1.2.2 Tính các thông số nhiệt động của chu trình

Ta có tỉ số nén của chu trình:

Ta chọn chu trình nén 1 cấp Độ quá nhiệt dàn bay hơi: △tqn = 4 ÷ 7 0 C

Nhiệt độ quá nhiệt: t h = to + △tqn = t o + 4 0 C = 4 + 4 = 8 0 C

Các thông số nhiệt động của chu trình tầng cao R32 được thể hiện ở Bảng 3.4 và Hình 3.4

Bảng 3.4: Thông số trạng thái của chu trình tầng cao dùng R32 (LT)

CHU TRÌNH ĐIỂM NÚT R32 (LÝ THUYẾT) Điểm nút Trạng thái t ( 0 C) P (bar) v

(m3/kg) h (kJ/kg) s (kJ/kg)

Hình 3.4: Đồ thị lg p – h của chu trình tầng cao R32 (LT)

Năng suất lạnh riêng: kJ/kg 240,35

Năng suất lạnh Q0’ ở tầng cao R32 (là Qk của CO2 với hiệu suất bộ trao đổi nhiệt chọn 95%): kW

Xác định lưu lượng tuần hoàn kg/s

Công nén riêng: kJ/kg 32

Công cấp cho chu trình lạnh: kW 25248 ,

Năng suất nhiệt riêng: kJ/kg 274,39

275,61 550 h h q k'  2  3    Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị giải nhiệt: kW 2,1649 4,39

Hệ số lạnh của chu trình:

3.1.2.3 Chọn thiết bị cho hệ thống a) Chọn máy nén

Chúng tôi lựa chọn máy nén gián tiếp dựa trên mối quan hệ giữa công suất điện động cơ kéo bên trong máy nén và công nén thực hiện của máy nén.

Công suất điện động cơ kéo máy nén được tính theo công thức (7-25) trang 219 tài liệu [45]

Trong đó: k là hệ số làm việc an toàn, k = (1,1 ÷ 2,1)

Ns=Lc: Công nén đoạn nhiệt của máy nén η: Hiệu suất nén, η = ηi.η e ηtđ.η el

Với: η i : Hiệu suất chỉ thị của quá trình nén, ηi được tính theo công thức (7-21) trang

 η e : Hệ số hiệu suất kể đến tổn thất ma sát của các chi tiết máy nén (do nhà chế tạo quy định), chọn η e = 0,95

Hệ số hiệu suất ηtđ tính đến tổn thất trong quá trình truyền động giữa máy nén và động cơ, với máy nén kín sử dụng truyền động trực tiếp, do đó ηtđ được chọn là 1 Hệ số hiệu suất động cơ điện ηel dao động từ 0,8 đến 0,95, theo thông tin từ tài liệu [45] trang 218 Trong trường hợp này, ηel được chọn là 0,8.

Hiệu suất nén: η = η i ηe.ηtđ.ηel = 0,889.0,95.1.0,8 = 0,67564

Chọn k = 1,2 Vậy công suất điện máy nén:

N dc  s   b) Tính chọn thiết bị ngưng tụ

Thiết bị giải nhiệt có vai trò quan trọng trong việc làm mát môi chất sau khi ra khỏi máy nén trước khi đưa vào van tiết lưu Các loại thiết bị giải nhiệt được phân loại chủ yếu dựa trên môi chất sử dụng, bao gồm không khí, nước và các chất khác Chúng tôi sử dụng thiết bị giải nhiệt đáp ứng các thông số tính toán cần thiết để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Diện tích trao đổi nhiệt của thiết bị giải nhiệt được tính theo công thức 8 – 1 và

F: Diện tích trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ (m2) k: Hệ số truyền nhiệt, W/m2K

Q k : Nhiệt lượng nhả ra của thiết bị ngưng tụ

 t : Độ chêch lệch nhiệt độ trung bình Logarit

Theo bảng 8 - 6 trang 263 tài liệu [45], ta tra được mật độ dòng nhiệt của thiết bị: qF = 300 W/m 2 K, với k = 30, t  10

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

Kết quả thực nghiệm được thu thập từ ngày 20/9/2019 đến 28/02/2020, với nhiệt độ môi trường dao động khoảng 33°C Một số kết quả tiêu biểu được trình bày trong bảng 4.1 và bảng 4.2 dưới đây.

Bảng 4.1: Một số kết quả thực nghiệm hệ thống lạnh môi chất CO2

Hệ thống lạnh môi chất CO 2

Nhiệt độ đầu hút máy nén

Nhiệt độ đầu đẩy máy nén

Nhiệt độ sau dàn ngưng tụ

Nhiệt độ sau van tiết lưu

Nhiệt độ phòng lạnh (gió vào DL)

Nhiệt độ gió ra dàn lạnh)

Việc điều chỉnh van tiết lưu kết hợp với sự gia tăng nhiệt độ môi trường đã ảnh hưởng đáng kể đến các thông số nhiệt động của hệ thống trong quá trình vận hành Cụ thể, nhiệt độ môi trường có xu hướng tăng theo thời gian, trong khi áp suất Pk giảm dần từ 47 bar.

40 bar, áp suất P0 cũng giảm từ 20 bar xuống 15,2 bar Tuy nhiên, nhiệt độ môi trường thay đổi không nhiều (chỉ khoảng 1 0 C) trong thời gian lấy mẫu thí nghiệm này

Bảng 4.2: Một số kết quả thực nghiệm hệ thống lạnh môi chất R32

Hệ thống lạnh môi chất R32

Nhiệt độ đầu hút máy nén

Nhiệt độ đầu đẩy máy nén

Nhiệt độ sau dàn ngưng tụ

Nhiệt độ sau van tiết lưu

Nhiệt độ gió vào dàn ngưng

Nhiệt độ gió ra dàn ngưng

4.1 Phân tích thực nghiệm số liệu tầng thấp sử dụng môi chất CO 2

Sau khi thực hiện thí nghiệm trên hệ thống lạnh ghép tầng và thu thập số liệu cần thiết, tác giả đã tiến hành tính toán thực tế cho hệ thống đã chế tạo Hệ thống này sử dụng môi chất R32 ở tầng trên và CO2 ở tầng dưới, trong đó R32 có nhiệm vụ giải nhiệt cho CO2 thông qua bộ trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống Sau khi xử lý số liệu từ hệ thống, tác giả đã tính toán được bảng thông số trạng thái và các giá trị của tầng thấp, như thể hiện trong Bảng 4.3 và Hình 4.1.

Bảng 4.3: Thông số trạng thái của chu trình tầng thấp CO2

CHU TRÌNH ĐIỂM NÚT CO 2 (THỰC NGHIỆM) Điểm nút Trạng thái t ( 0 C) P (bar)

Hình 4.1: Đồ thị lg p – h của chu trình tầng thấp dùng CO2

4.1.1 Sự phân bố nhiệt độ các điểm nút của chu trình giữa lý thuyết và thực nghiệm

Qua đồ thị Hình 4.2, sự phân bố nhiệt độ các điểm nút của chu trình tầng thấp

Nhiệt độ các điểm nút trong nghiên cứu CO2 cho thấy sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm Khảo sát cho thấy nhiệt độ sau van tiết lưu của môi chất có giá trị lạnh sâu đạt được.

26 0 C; độ chênh lệch nhiệt độ trước dàn ngưng tụ (0,9 0 C) và sau dàn ngưng tụ (0,4

Hình 4.2: Sự phân bố nhiệt độ các điểm nút của chu trình tầng thấp CO2

Nhiệt độ đầu hút máy nén CO2 (t1) và nhiệt độ đầu đẩy máy nén CO2 (t2) là hai yếu tố quan trọng trong quá trình nén khí CO2 Sau khi qua quá trình ngưng tụ, nhiệt độ sau ngưng tụ CO2 (t3) và nhiệt độ sau van tiết lưu CO2 (t4) cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống Cuối cùng, nhiệt độ sau dàn bay hơi CO2 (t1') đóng vai trò quyết định trong việc tối ưu hóa hiệu quả làm lạnh.

Sự phân bố nhiệt độ các điểm nút của chu trình tầng thấp

CO 2 giữa lý thuyết và thực nghiệm

4.1.2 Sự chênh lệch áp suất các điểm nút của chu trình giữa lý thuyết với thực nghiệm

Theo đồ thị Hình 4.3, kết quả thực nghiệm cho thấy áp suất bị tổn thất từ 0,39 bar đến 1,02 bar Nguyên nhân của sự tổn thất này có thể là do môi chất dịch chuyển qua các đoạn chuyển hướng, đường hút máy nén và thiết bị bay hơi kênh Micro.

Hình 4.3: Sự phân bố áp suất các điểm nút của chu trình tầng thấp CO2

P1: Áp suất đầu hút máy nén CO2

P2: Áp suất đầu đẩy máy nén CO2

P3: Áp suất sau ngưng tụ CO2

P4: Áp suất sau van tiết lưu CO2

P1': Áp suất sau dàn bay hơi CO2

P1 P2 P3 P4 P1' Áp suất (Bar) Áp suất tại các điểm nút của chu trình CO 2

4.2 Tính toán thực tế tầng cao sử dụng môi chất R32

Sau khi hoàn tất việc tính toán cho tầng thấp, tác giả tiếp tục thực hiện các phép tính cho tầng cao của hệ thống Kết quả được trình bày trong bảng thông số trạng thái, tương tự như Bảng 4.4 và Hình 4.4.

Bảng 4.4: Thông số trạng thái của chu trình tầng cao dùng R32

CHU TRÌNH ĐIỂM NÚT R32 (THỰC NGHIỆM) Điểm nút Trạng thái t ( 0 C) P (bar)

Hình 4.4: Đồ thị lg p – h của chu trình tầng cao R32

Dựa trên số liệu thực nghiệm và tính toán lý thuyết, Hình 4.5 trình bày sự phân bố nhiệt độ tại các điểm nút của chu trình R32, cho thấy sự so sánh giữa lý thuyết và thực tế Hình 4.6 minh họa sự chênh lệch áp suất tại các điểm nút của chu trình R32, cũng giữa lý thuyết và thực nghiệm.

Hình 4.5: Sự phân bố nhiệt độ các điểm nút của chu trình tầng cao R32

Nhiệt độ đầu hút máy nén R32 (t1) và nhiệt độ đầu đẩy máy nén R32 (t2) đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất hoạt động của hệ thống Nhiệt độ sau ngưng tụ R32 (t3) và nhiệt độ sau van tiết lưu R32 (t4) cũng ảnh hưởng đến quá trình làm lạnh Cuối cùng, nhiệt độ sau dàn bay hơi R32 (t1') là yếu tố quyết định trong việc tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng cho thiết bị.

Sự phân bố nhiệt độ các điểm nút của chu trình tầng cao R32 giữa lý thuyết và thực nghiệm

Từ đồ thị Hình 4.5 ta thấy sự chênh lệch nhiệt độ tại các điểm nút của chu trình R32 rất nhỏ, hệ thống vận hành ổn định

Hình 4.6: Sự phân bố áp suất các điểm nút của chu trình tầng cao R32

P1: Áp suất đầu hút máy nén R32

P2: Áp suất đầu đẩy máy nén R32

P3: Áp suất sau ngưng tụ R32

P4: Áp suất sau van tiết lưu R32

P1': Áp suất sau dàn bay hơi R32

Từ đồ thị Hình 4.6 ta thấy sự chênh lệch áp suất tại các điểm nút của chu trình R32 rất nhỏ, hệ thống vận hành ổn định

Sự phân bố áp suất các điểm nút của chu trình tầng cao R32 giữa lý thuyết và thực nghiệm

4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến các thông số bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi

Dựa trên số liệu thực nghiệm, tác giả đã tính toán QCascade bằng cách sử dụng các thông số của bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi đã được chế tạo, với diện tích chế tạo là F = 0,16 m² và hệ số truyền nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt lưu động ngược chiều dạng ống lồng ống là k.

= 700 W/m 2 K và độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit ( t ) được xác định theo công thức:

2 1 min t' ' t' Δt   min max min max Δt ln Δt Δt Δt  Δt 

Trong đó: t′ 1 : Nhiệt độ CO2 vào cascade ( 0 C) t′′ 1 : Nhiệt độ CO2 ra cascade ( 0 C) t′ 2 : Nhiệt độ R32 vào cascade ( 0 C) t′′ 2 : Nhiệt độ R32 ra cascade ( 0 C)

Nhiệt lượng bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi (QCascade) được xác định theo công thức:

) Δt lnΔt Δt kF(Δt Δt kF Q min max min max Cascade

Theo số liệu thực nghiệm và công thức tính QCascade, Bảng 4.5 cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến thông số nhiệt độ các điểm nút và nhiệt lượng QCascade trong bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi.

Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến các thông số của bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi

Dựa vào số liệu từ Bảng 4.5, đồ thị trong Hình 4.7 thể hiện sự thay đổi nhiệt độ tại các điểm nút của bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi Kết quả cho thấy nhiệt độ của CO2 và R32 khi ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt cascade gần như không có sự chênh lệch đáng kể, với nhiệt độ CO2 cao hơn nhiệt độ R32 chỉ khoảng 0,5 C.

Hình 4.7: Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ các điểm nút của bộ trao đổi nhiệt ngưng tụ – bay hơi

Dựa trên số liệu từ Bảng 4.5, sự biến đổi nhiệt lượng trong bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi (Qcascade) cùng với độ chênh lệch nhiệt độ trung bình Logarithmic đã được thể hiện rõ ràng.

Nhiệt độ môi trường ( 0 C) Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ các điểm nút của bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi

Nhiệt độ trước dàn ngưng tụ CO2 Nhiệt độ sau dàn ngưng tụ CO2Nhiệt độ trước dàn bay hơi R32 Nhiệt độ sau dàn bay hơi R32

Khi nhiệt độ môi trường tăng từ 32,3 đến 33,5 độ C, công suất nhiệt của thiết bị cascade cũng tăng lên, với nhiệt lượng của bộ trao đổi nhiệt ngưng tụ - bay hơi đạt giá trị 1546,2.

Đến năm 1899, giá trị W đã có sự tăng trưởng Tại nhiệt độ 33°C, giá trị thực nghiệm Qcascade đạt 1826,5 W, gần sát với giá trị lý thuyết 1803 W, cho thấy sự phù hợp giữa thực nghiệm và lý thuyết tính toán.

Hình 4.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarits và nhiệt lượng bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi (Qcascade)

32,3 32,4 32,4 32,6 32,7 32,7 32,9 33,0 33,0 33,1 33,1 33,2 33,3 33,3 33,4 33,5 33,5 Độ chênh nhiệt độ trung bình Logarit (0C)

Nhiệt lượng bộ trao đổi nhiệt NT -BH (W)

Nhiệt độ môi trường ( 0 C) Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến nhiệt lượng bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi và t (tb)

Q cascade Độ chêch lệch nhiệt độ trung bình Logarit

4.4 Hệ số COP thực nghiệm:

- Công suất điện tiêu thụ CO2 tại nhiệt độ 33 0 C:

- Công suất điện tiêu thụ R32 tại nhiệt độ 33 0 C:

LR32 = 0,4118 kW = 411,8 W Sau khi tính toán các thông số nhiệt động của hệ thống lạnh ghép tầng R32 –

CO2, ta tính COP thực tế của toàn hệ thống tại nhiệt độ 33 0 C bằng công thức:

4.5 So sánh kết quả sau khi chạy thực nghiệm:

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Nghiên cứu này đã thành công trong việc tính toán và thiết kế bộ trao đổi nhiệt ghép tầng cho hệ thống lạnh ghép tầng sử dụng R32 và CO2 Một số kết quả chính đã được trình bày.

- Nhiệt độ trong buồng lạnh dàn bay hơi CO2 đạt giá trị âm sâu hơn so với mức yêu cầu thiết kế là –20 0 C (thực tế đạt –25 0 C)

Các kết quả thực nghiệm đã chỉ ra sự biến đổi theo thời gian của các thông số hệ thống, bao gồm các điểm nút của chu trình, độ chênh lệch nhiệt độ trung bình Logarit, nhiệt lượng của bộ trao đổi nhiệt ghép tầng và công suất điện của máy nén.

Sự chênh lệch nhiệt độ giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm trong ống trao đổi nhiệt dàn Ngưng Tụ - Bay hơi của CO2 là không đáng kể Cụ thể, nhiệt độ đầu vào chênh lệch 0,9 °C (tính toán lý thuyết 45 °C; thực nghiệm 44,1 °C) và nhiệt độ đầu ra chênh lệch 0,4 °C (tính toán lý thuyết 10 °C; thực nghiệm 9,6 °C).

Khi nhiệt độ môi trường thay đổi từ 32,3 đến 33,5 độ C, nhiệt lượng của bộ trao đổi nhiệt Ngưng tụ - Bay hơi biến đổi từ 1546,2 W đến 1899 W, với Qcascade có xu hướng tăng dần Cụ thể, tại nhiệt độ 33 độ C, giá trị thực nghiệm của Qcascade đạt 1826,5 W, gần sát với giá trị lý thuyết 1803 W, cho thấy sự phù hợp với các tính toán lý thuyết.

- Sự phân bố nhiệt độ các điểm nút của chu trình CO2 và R32 khá phù hợp giữa lý thuyết với thực nghiệm

- Do máy nén tầng thấp CO2 có công suất 3/5 HP phù hợp nên cho năng suất lạnh dàn bay hơi CO2 đáp ứng được yêu cầu thiết kế

Hệ thống CO2 gặp tổn thất áp suất trong đường ống và máy nén, dẫn đến chênh lệch áp suất giữa lý thuyết và thực nghiệm dao động từ 0,4 bar đến 1 bar.

Nghiên cứu này còn một số hạn chế về thời gian, độ chính xác của thiết bị đo, công nghệ gia công và kiến thức chuyên sâu, do đó có thể xảy ra sai sót Tác giả mong nhận được ý kiến và đánh giá từ quý thầy cô để hoàn thiện đề tài Các nghiên cứu tiếp theo nên làm rõ ảnh hưởng của tổn thất áp suất đến bộ thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống và tổn thất áp suất toàn hệ thống Đề xuất trong nghiên cứu này cần được bổ sung bằng phương pháp mô phỏng để có cái nhìn tổng thể hơn về hệ thống máy lạnh ghép tầng.