Tổng quan
Tính cấp thiết của đề tài
Sự phát triển của khoa học công nghệ đã dẫn đến nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, nhưng con người vẫn phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu hóa thạch như than, dầu và khí đốt Việc khai thác ngày càng gia tăng sẽ khiến các nguồn nguyên liệu này cạn kiệt trong tương lai Để đối phó với tình trạng này, cần có biện pháp tiết kiệm năng lượng và tìm kiếm nguồn năng lượng mới Một nguồn năng lượng bị lãng phí là nhiệt thải từ hệ thống điều hòa không khí, góp phần vào hiện tượng nóng lên toàn cầu Theo báo cáo của NOAA, năm 2017 là năm có khí hậu nóng thứ ba kể từ 1880, chỉ sau năm 2016 và 2015 Sự gia tăng sử dụng điều hòa không khí, đặc biệt tại Trung Quốc và Ấn Độ, dẫn đến suy giảm nghiêm trọng nguồn tài nguyên năng lượng toàn cầu và ảnh hưởng đến tầng ozon.
Hiện nay, tối ưu hóa và sử dụng năng lượng hiệu quả phục vụ con người là ưu tiên hàng đầu, đặc biệt trong lĩnh vực thiết kế hệ thống điều hòa không khí Phát triển các hệ thống tiết kiệm năng lượng trở thành yếu tố then chốt Các nhà khoa học tại Việt Nam đang nỗ lực tìm ra những biện pháp hữu hiệu để tiết kiệm năng lượng có thể ứng dụng trong đời sống hàng ngày.
Trang 10 người thì nhu cầu sử dụng điều hòa không khí một cấp là những nguồn tiêu thụ điện khá lớn và lượng nhiệt thải từ thiết bị ngưng tụ ra môi trường quá cao gây nên lãng phí và ảnh hưởng đến môi trường … Hiện nay, việc sử dụng các thiết bị gia nhiệt bằng điện trực tiếp, tuy có nhiều ưu điểm nhưng chưa mang lại hiệu quả nhiều về việc tiết kiệm năng lượng Trong nghiên cứu này việc tận dụng nguồn nhiệt thải từ thiết bị ngưng tụ và mang tính ứng dụng cao trong vào đời sống nhóm chúng em chọn ra đề tài “ Thiết kế - chế tạo tủ sấy quần áo tận dụng nguồn nhiệt thải từ hệ thống điều hòa không khí ’’
Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu tính hiệu quả việc tận dụng nhiệt thải từ hệ thống điều hòa không khí hai khối để sấy quần áo.
Tổng hợp các nghiên cứu liên quan
1.3.1 Vai trò của điều hòa không khí với sản xuất Điều hòa không khí đã có những bước tiến vượt bậc trong nghành công nghiệp và trở thành một thiết bị không thể tách rời với các ngành khác như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện từ và vi điện từ, kỹ thuật phim ảnh, máy tính điện từ, kỹ thuật quang học, Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, máy móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và thông số của không khí như thành phần độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các loại hoá chất độc hại khác
Trong ngành cơ khí, chất lượng và độ chính xác của dụng cụ đo lường và quang học phụ thuộc vào độ trong sạch cũng như sự ổn định của nhiệt độ và độ ẩm Nếu các linh kiện được sản xuất trong điều kiện không ổn định, sự co dãn kích thước sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến độ chính xác của sản phẩm Hơn nữa, bụi bẩn xâm nhập vào máy sẽ làm tăng độ mài mòn giữa các chi tiết, dẫn đến hư hỏng và giảm chất lượng rõ rệt.
Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hòa không khí đóng vai trò quan trọng Khi độ ẩm không khí cao, độ dính kết và ma sát giữa các sợi bông tăng lên, khiến quá trình kéo sợi trở nên khó khăn hơn Ngược lại, nếu độ ẩm quá thấp, sợi dễ bị đứt, dẫn đến giảm năng suất kéo sợi.
Trang 11 Đặc biệt trong công nghiệp chế biến thực phấm,đa số các quá trình chế biến, bảo quản đòi hỏi có môi trường không khí thích hợp để đảm bảo chất lượng tốt Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sản phẩm khô hanh, giảm khối lượng và chất lượng sản phẩm Ngược lại độ ẩm quả cao công với nhiệt độ cao thì đó là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển làm giảm chất lượng sản phẩm hoặc phân huỷ sản phẩm Bên cạnh đó lượng nhiệt và hơi ấm tỏa ra bên trong phân xưởng tương đối lớn, thường xảy ra hiện tượng đọng sương trên bề mặt kết cấu bao che hoặc bề mật thiết bị, máy móc gây mất vệ sinh tạo điều kiện cho vi khuẩn, vi sinh vật phát triển Tất cả các vấn đề bất lợi đó đến có thể giải quyết bằng điều hoà không khí
Trong ngành chế biến và sản xuất chè, quá trình vo chè và ủ lên men rất quan trọng, trong đó điều hòa không khí giúp các chất dinh dưỡng trong lá chè tiếp xúc với không khí và oxy hóa Quá trình này kết hợp với các biến đổi sinh hóa khác để tạo ra axit amin, giữ màu sắc và hương vị thơm ngon của chè Để đạt được hiệu quả tối ưu, các quá trình này cần được thực hiện trong điều kiện mát mẻ và độ ẩm thích hợp.
Để đảm bảo chất lượng sản phẩm trong các nhà máy sản xuất phim và giấy ảnh, các thông số môi trường không khí cần được duy trì ổn định và chặt chẽ thông qua hệ thống điều hòa không khí Bụi có thể bám vào bề mặt phim và giấy ảnh, gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm Nhiệt độ cao có thể làm nóng chảy lớp thuốc ảnh trên bề mặt, trong khi độ ẩm cao lại khiến sản phẩm dính bết vào nhau.
Điều hòa không khí có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của bơm nhiệt, một thiết bị lạnh dùng để sưởi ấm vào mùa đông Bơm nhiệt thực chất là máy lạnh nhưng khác biệt ở mục đích sử dụng, hoạt động dựa trên hiệu ứng lạnh ở thiết bị bay hơi và nguồn nhiệt từ thiết bị ngưng tụ Tại các nước tiên tiến, chuồng trại chăn nuôi trong ngành sản xuất thịt sữa thường được điều hòa không khí để đạt tốc độ tăng trọng tối ưu, vì gia súc và gia cầm cần nhiệt độ và độ ẩm phù hợp để phát triển Nếu không duy trì được khoảng nhiệt độ và độ ẩm này, quá trình phát triển sẽ bị giảm sút và có thể dẫn đến sút cân hoặc bệnh tật cho vật nuôi.
Điều hòa không khí đóng vai trò quan trọng trong đời sống và sản xuất, không chỉ ở Việt Nam mà còn trên toàn thế giới Nó phát triển song song với các điều kiện sống hiện tại và tương lai, mang lại sự thoải mái và hiệu quả cho người sử dụng.
1.3.2 Hệ thống điều hòa không khí multi Điều hòa Multi là bước cải tiến của dòng điều hòa thông thường, là một biến thể kết hợp giữa điều hòa trung tâm và điều hòa treo tường Theo đó, điều hòa Multi gồm 1 dàn nóng làm nhiệm vụ cấp lạnh cho cùng lúc nhiều dàn lạnh Số lượng từ 2 - 5 dàn lạnh, nhưng không thể quá nhiều và công suất quá cao như điều hòa trung tâm Nhờ vậy, điều hòa này giúp tiết kiệm diện tích lắp đặt và tận dụng khả năng tập trung làm mát phòng ưu tiên nhờ sử dụng hệ số làm lạnh không đồng thời
Hình 1.1 Máy điều hòa không khí kiểu Multi
Nguồn: Internet a Ưu điểm của dòng điều hòa Multi
Chi phí điện năng thấp có thể đạt được bằng cách không sử dụng điều hòa ở phòng khách vào ban đêm, cho phép dàn nóng tập trung công suất làm mát cho phòng ngủ, giúp phòng ngủ lạnh nhanh và sâu hơn Khi mọi người sử dụng phòng sinh hoạt chung, dàn nóng sẽ hoạt động hiệu quả hơn, tiết kiệm điện năng cho cả gia đình.
Trang 13 sẽ tập trung công suất để làm mát phòng này Nhờ sử dụng hệ số làm lạnh không đồng thời này, điều hòa Multi có thể tiết kiệm tới 30% điện năng
Điều hòa Multi không chỉ sở hữu các tính năng mới như công nghệ Inverter giúp tiết kiệm 40-50% điện năng tiêu thụ, mà còn tích hợp chức năng Ion và khả năng lọc không khí, bụi bẩn hiệu quả.
Điều hòa Multi mang lại tính linh hoạt cao trong việc lắp đặt và kết nối với nhiều loại dàn lạnh khác nhau, bao gồm dàn lạnh treo tường, áp trần, âm trần và âm trần nối ống gió Khách hàng có thể bắt đầu với dàn lạnh thông thường nếu ngân sách hạn chế, và sau đó dễ dàng nâng cấp lên các kiểu dàn lạnh như cassette âm trần, đặt sàn hay nối ống gió mà không cần thay đổi cục nóng bên ngoài Việc thay đổi dàn lạnh thường có chi phí thấp và đơn giản, giúp tiết kiệm chi phí cho người sử dụng.
- b Nhược điểm của máy điều hòa Multi:
Mặc dù điều hòa multi Daikin được đánh giá cao về chất lượng, nhưng thị trường hiện tại vẫn thiếu sự đa dạng về thương hiệu Nếu bạn không muốn chọn Daikin, sẽ có rất ít lựa chọn từ các thương hiệu khác trong dòng điều hòa multi.
Mặc dù hệ thống điều hòa multi có thể tiết kiệm chi phí hơn so với việc mua 4-5 máy điều hòa treo tường riêng biệt, nhưng giá thành đầu tư ban đầu cho hệ thống này vẫn khá cao Đối với một số gia đình chưa đủ khả năng lắp đặt điều hòa cho tất cả các phòng, việc chọn mua điều hòa multi có thể trở nên khó khăn, khi mà giá cục nóng của hệ thống này đã trên 30 triệu đồng, chưa kể đến chi phí cho các dàn lạnh lắp đặt ở từng phòng.
Tuy vậy, đối với những người có điều kiện thì rõ ràng máy điều hòa multi là sự lựa chọn tuyệt vời cho gia đình bạn
1.3.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Cơ sở lý thuyết
Tính toán lý thuyết chu trình lạnh
2.1.1 Các thông số làm việc
2.1.1.1 Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh T 0
- Phụ thuộc vào nhiệt độ phòng
- Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau :
𝑇 𝑜 = 𝑡 𝑏 + ∆𝑡 𝑜 tb : Nhiệt độ phòng, chọn tb = 25℃
∆𝑡 𝑜 : hiệu nhiệt độ yêu cầu , ℃
Theo sách HDTKHTL trang 204 ta có
Nhiệt độ sôi của môi chất lạnh là 15℃
2.1.1.2 Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh T k
- Phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh dùng để tính toán thiết kế có thể lấy như sau :
Tmt : Nhiệt độ môi trường, chọn tmt = 37.5℃
∆𝑡 0 : Hiệu nhiệt độ yêu cầu , ℃
Theo sách HDTKHTL trang 204 ta có
Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh là 47.5℃
2.1.2 Thiết lập sơ đồ và chu trình lạnh
2.1.2.1 Các thông số ban đầu
Nhiệt độ sôi môi chất: To = 15 0 C Áp suất bay hơi môi chất: po= 12.812 bar
Nhiệt độ ngưng tụ: Tk = 47.5 0 C
Trang 21 Áp suất ngưng tụ : pk= 29.646 bar
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý và đồ thị của chu trình lạnh
2.1.2.2 Nguyên tắc của điều hòa không khí loại tách rời
Máy điều hòa không khí loại tách hoạt động theo chu trình làm lạnh nén hơi, bao gồm bốn quy trình chính: nén đẳng nhiệt trong máy nén, loại bỏ nhiệt áp suất không đổi trong thiết bị ngưng tụ, điều tiết trong thiết bị giãn nở, và hấp thụ nhiệt áp suất không đổi trong thiết bị bay hơi Trong chu trình này, môi chất lạnh bắt đầu ở trạng thái hơi bão hòa và được nén đẳng áp, dẫn đến việc tăng nhiệt độ cao hơn môi trường xung quanh Sau đó, chất làm lạnh chuyển đến thiết bị ngưng tụ dưới dạng hơi quá nhiệt và thải nhiệt ra môi trường, kết thúc ở trạng thái chất lỏng bão hòa.
Trang 22 điều tiết đến áp suất bay hơi bằng cách cho nó đi qua một van giãn nở hoặc ống mao dẫn Nhiệt độ của môi chất lạnh giảm xuống dưới nhiệt độ của không gian làm lạnh trong quá trình này Chất làm lạnh đi vào thiết bị bay hơi ở trạng thái 4 dưới dạng hỗn hợp bão hòa chất lượng thấp, và nó bay hơi hoàn toàn bằng cách hấp thụ nhiệt từ không gian làm lạnh Chất làm lạnh rời khỏi thiết bị bay hơi dưới dạng hơi bão hòa và bật lại máy nén, hoàn thành chu trình Hiệu suất của chu trình làm lạnh này được biểu thị bằng hệ số hiệu suất (COP)
Bảng 2.1 Bảng thông số làm việc của chu trình 1 cấp Trạng thái Nhiệt độ Áp suất Enthapy Entropy
- Lưu lượng tuần hoàn qua hệ thống:
- Công cấp cho chu trình lạnh:
- Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị giải nhiệt:
- Hệ số làm lạnh của chu trình;
Cấu trúc sây dựng và tính chiều dày cách nhiệt của tủ sấy
Vỏ tủ sấy quần áo được thiết kế từ kính cường lực, mang lại khả năng chịu va đập và nhiệt độ cao Khung sườn tủ được chế tạo từ thép chịu lực, trong khi vật liệu bên trong tủ sử dụng thép không rỉ Inox, đảm bảo độ bền và an toàn cho sản phẩm.
2.2.2 Xác định kích thước của tủ sấy
Kích thước bên trong tủ sấy
Hình 2.2 Mô hình tủ sấy dựng 3D Chiều cao bên trong của tủ là: H = 1700 mm
Chiều rộng bên trong tủ là: W = 700 mm
Chiều dài bên trong tủ là: L = 1200 mm
Kích thước phủ bì của tủ sấy
Do bề dày của lớp kính cách nhiệt: δCN =5 mm, Nên ta có:
Chiều cao phủ bì của tủ là: H = 1800 mm
Chiều rộng phủ bì tủ là: W = 800 mm
Chiều dài phủ bì tủ là: L = 1300 mm
2.2.3 Tổn thất nhiệt qua bề mặt kính
Nhiệt trong tủ kính lấy từ nhiệt dàn ngưng ≈ 47.5℃
Nhiệt bên ngoài môi trường tại tp HCM: 37.5 ℃
Tổn thất nhiệt toàn tủ kính trong 1 giây:
Một số phương pháp sấy quần áo hiện nay
2.3.1 Sấy quần áo bằng ánh nắng mặt trời
Thành phố Hồ Chí Minh, thuộc vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, có khí hậu đặc trưng với nhiệt độ cao quanh năm và hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ cao nhất trong mùa hè có thể đạt tới 37,5 độ C, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sấy quần áo bằng ánh nắng mặt trời.
Giúp tiết kiệm chi phí
Không gây ra tiếng ồn
Việc sấy quần áo sẽ mất nhiều thời gian hơn là sử dụng máy sấy
Phơi quần áo sẽ gặp khó khăn hơn khi thời tiết mưa gió hoặc biến đổi thất thường
Việc tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời làm giảm tuổi thọ sợi vải
Hình 2.3 Phơi quần áo trực tiếp ngoài trời
2.3.2 Phơi đồ bằng thiết bị sấy thô sơ
Trong những ngày mưa ẩm hoặc nồm, việc phơi quần áo dưới ánh nắng trở nên khó khăn, khiến nhiều hộ gia đình phải sử dụng thiết bị sấy thô sơ với công suất nhỏ Tuy nhiên, các thiết bị này thường chỉ mang tính tạm thời và không đảm bảo an toàn điện Phương pháp sấy sợi phổ biến nhất hiện nay bao gồm sấy đối lưu và sấy bằng hồng ngoại.
Sấy bức xạ hồng ngoại là một phương pháp hiệu quả để sấy khô vật liệu ẩm, trong đó tia hồng ngoại đóng vai trò quan trọng trong việc làm bay hơi nước có trong quần áo.
Cơ chế sấy khô vật liệu ẩm bằng bức xạ hồng ngoại
Khi bóng đèn hồng ngoại được cấp điện, nó phát sáng và phát ra tia hồng ngoại chiếu vào vật liệu ẩm trong phòng sấy Nguồn năng lượng bức xạ từ đèn hồng ngoại làm tăng nội năng của nước trong vật liệu, dẫn đến tăng ma sát giữa các phân tử nước và nhiệt độ nước tăng dần tới điểm sôi Quá trình này làm đứt các liên kết giữa các phân tử nước và giữa nước với cấu trúc hữu cơ, khiến nước chuyển từ trạng thái lỏng sang hơi và bốc hơi ra ngoài môi trường sấy.
Nhiệt độ và bước sóng là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình làm khô vật liệu ẩm, với tia hồng ngoại đóng vai trò quan trọng trong việc sinh nhiệt Sự kết hợp giữa khả năng làm bay hơi nước tự do và nhiệt độ giúp tăng tốc độ sấy, từ đó giảm thời gian sấy và nâng cao hiệu quả của quá trình này.
Nhỏ gọn, dễ sử dụng, di chuyển
Giá thành rẻ, dễ lắp đặt
Công suất nhỏ, khó đáp ứng nhu cầu giặt sấy cao
An toàn sử dụng không cao, một số thiết bị còn thô sơ - tự phát
Không giải quyết triệt để không khí ẩm tồn đọng trong nhà, gây mùi hôi khó chịu
Hình 2.4 Một số thiết bị sấy công suất nhỏ
Hình 2.5 Sấy quần áo bằng quạt thông thường
2.3.3 Một số loại vải không được cho vào máy sấy thông thường
Máy sấy quần áo ngày càng phổ biến trong các gia đình nhờ khả năng làm khô nhanh và loại bỏ mùi hôi, nấm mốc, đặc biệt trong những ngày mưa ẩm ướt Nhu cầu sử dụng máy sấy của người tiêu dùng đang gia tăng Tuy nhiên, cần lưu ý rằng không phải loại quần áo nào cũng có thể cho vào máy sấy, điều này giúp bảo vệ quần áo và kéo dài tuổi thọ của máy sấy.
Quần áo được làm từ tơ nhân tạo
Tơ nhân tạo có xu hướng co rút khi giặt hoặc sấy, vì vậy các chuyên gia khuyên không nên cho quần áo làm từ tơ nhân tạo vào máy sấy Nếu không tuân thủ, trang phục của bạn có thể trở nên chật hơn sau khi giặt hoặc sấy.
Trang 28 sấy quá nhiều lần trong máy giặt, máy sấy không những làm quần áo bị co rút mà còn khiến quần áo nhanh hỏng, chất lượng sợi tơ giảm, không còn đẹp như lúc đầu
Quần áo được làm từ ren
Chất liệu ren, thường được sử dụng trong trang phục nữ, mang đến vẻ nữ tính và quyến rũ nhờ vào những chi tiết tinh xảo Tuy nhiên, ren rất mỏng manh, dễ bị rách và nhăn, vì vậy các trang phục làm từ chất liệu này không chịu được tác động mạnh từ quá trình quay vắt trong máy sấy.
Quần áo được làm từ len
Quần áo len thường có vẻ khô và cứng, nhưng việc giặt và sấy không đúng cách có thể làm hỏng chúng Để bảo vệ áo len, bạn nên để chúng khô tự nhiên thay vì sử dụng máy sấy.
Quần áo được làm từ tơ lụa
Vì tơ lụa có độ co giãn kém, việc cho quần áo lụa vào máy giặt hoặc máy sấy sẽ làm hỏng sợi tơ lụa và khiến trang phục mất đi độ co giãn ban đầu.
Các loại áo hai dây
Khi giặt áo hai dây, bạn nên cẩn thận khi cho vào máy sấy, vì chúng dễ mắc vào các chi tiết nhỏ trong lồng giặt, gây hỏng hóc Để bảo vệ áo và máy giặt, hãy giặt áo hai dây bằng tay hoặc sử dụng túi giặt khi cho vào máy.
Các loại quần áo bó sát cơ thể cần được giặt sấy cẩn thận để tránh tình trạng giãn Việc chăm sóc đúng cách sẽ giúp duy trì hình dáng và độ bền của trang phục.
Việc áp dụng mô hình sấy sử dụng năng lượng từ thiết bị ngưng tụ của hệ thống điều hòa không khí 2 khối sẽ giải quyết hiệu quả các vấn đề hiện tại, nhờ vào việc sử dụng luồng không khí nóng đối lưu tự nhiên Nghiên cứu chỉ ra rằng mô hình sấy này là giải pháp tối ưu cho một số loại vải đã đề cập.
Công nghệ sấy và vấn nạn sợi vi nhựa
Sợi vi nhựa cũng nằm trong nhóm vi nhựa sơ cấp Đường kính của chúng nhỏ hơn
Sợi vi nhựa có kích thước chỉ 10 micromet, nhỏ hơn 1/5 đường kính sợi tóc, được sản xuất từ vải tự nhiên và tổng hợp, chủ yếu là polyester và nylon Mặc dù nhiều quảng cáo cho rằng vải microfiber thân thiện với môi trường, nhưng thực tế, polyester và nylon được làm từ hóa dầu, không thể tái chế hay phân hủy sinh học Chỉ có vải microfiber từ polypropylene mới có khả năng tái chế Tương tự như hạt vi nhựa, sợi vi nhựa cũng bị thải ra môi trường qua quá trình giặt quần áo, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước và xâm nhập vào chuỗi thức ăn Mặc dù vải microfiber có khả năng chống thấm hút tốt hơn, nhưng chúng lại chiếm đến 85% mảnh rác dọc bờ biển toàn cầu.
Nghiên cứu năm 2017 từ Trường Đại học Hoàng gia Anh đã báo cáo với Ủy ban Bảo vệ Môi trường thuộc Hạ viện Anh về nguy cơ hít phải hạt vi nhựa trong không khí Giáo sư chuyên ngành sức khỏe cho biết không thể loại trừ khả năng không khí bị ô nhiễm bởi các hạt bụi vi nhựa, có thể gây hại nghiêm trọng cho hệ hô hấp Khi hít phải, các hạt vi nhựa có thể được hấp thụ vào máu, phổi và hệ tim mạch, dẫn đến hậu quả tương tự như việc hít phải khí độc từ động cơ xe.
Nghiên cứu từ Vương quốc Anh đã chỉ ra rằng mức độ khuấy trộn quần áo trong máy giặt là yếu tố chính ảnh hưởng đến việc giải phóng hạt vi nhựa Các yếu tố như tốc độ của trống quay, số lần thay đổi hướng quay trong một chu kỳ và thời gian tạm dừng đều đóng vai trò quan trọng trong việc xác định lượng hạt vi nhựa được phát tán trong quá trình giặt.
Một nghiên cứu công bố vào tháng 2 cho thấy rằng việc sử dụng máy sấy quần áo hiện nay kết hợp với độ khuấy trộn của máy giặt đã làm gia tăng sự giải phóng sợi vải từ quần áo Cụ thể, chu trình sấy khô phát tán sợi vải gấp 3,5 lần so với chu trình thông thường.
Trang 30 giặt Thay vì phát tán vi sợi nhựa vào môi trường nước, nghiên cứu cho biết việc sử dụng máy sấy sẽ giải phóng các sợi vào không khí
Mô hình sấy sử dụng năng lượng từ thiết bị ngưng tụ hệ thống điều hòa không khí đã giúp giải quyết hiệu quả vấn đề phân tán hạt vi nhựa trong quá trình sấy không thường Bằng cách lắp đặt các thiết bị lọc bụi trước khi thải không khí nóng ra môi trường, mô hình này không chỉ giảm thiểu sự phát tán hạt vi nhựa ra tự nhiên mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Tính toán quá trình sấy lý thuyết
Bảng 2.2 Thông số đầu vào
Năng suất sấy 5 kg/h Độ ẩm ban đầu 89 % Độ ẩm yêu cầu 10 %
Nhiệt độ TNS sau buồng sấy 40 °C Địa điểm lắp đặt TP.HCM
2.5.2 Kết quả tính toán lý thuyết
Thông số các điểm nút
Hình 2.6 Đồ thị biểu diễn các điểm nút của quá trình sấy
Bảng 2.3: Bảng thông số điểm nút của quá trình sấy Điểm t°(°C) Độ ẩm
Kết quả thực nghiệm
Mô hình sấy quần áo
Mô hình tủ sấy quần áo sử dụng nhiệt thải từ điều hòa không khí loại tách rời đã được lắp đặt tại xưởng thực hành của bộ môn Kỹ thuật Nhiệt, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Tủ sấy này có khả năng xử lý nhiều loại chất liệu quần áo khác nhau, mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường.
Hình 3.1 Tủ sấy quần áo kết hợp với điều hòa không khí
Tính toán thực nghiệm
3.2.1 Thông số thực nghiệm thu được
Kết quả thực nghiệm thu được từ lúc 9h30-11h30, ngày 21/7/2020 được thể hiện trên đồ thị Hình: 3.2
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn khối lượng quần áo theo thời gian
Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn nhiệt độ sau khi sấy theo thời gian
Hình 3.4 Biểu diễn độ ẩm theo thời gian
Bảng 3.2 Các thông số từ thực nghiệm
Nhiệt độ Độ ẩm tác nhân sấy
% Độ ẩm vật liệu sấy
Vào tủ sấy Ra khỏi tủ
Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn khối lượng quần áo theo thời gian sấy
Hinh 3.6 : Đồ thị biểu diễn độ ẩm theo thời gian
Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn nhiệt độ sau khi sấy theo thời gian
Tính khả thi của việc tận dụng nhiệt thải của điều hòa không khí
Nghiên cứu thực tiễn
Máy móc thiết bị ngày nay đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống, nhưng để chúng hoạt động hiệu quả, cần phải có nguồn năng lượng Vì vậy, tối ưu hóa và sử dụng năng lượng phục vụ con người là một chủ đề nghiên cứu quan trọng và liên tục được khám phá.
Mục tiêu của bài viết là trình bày những biện pháp hiệu quả nhằm tiết kiệm năng lượng, có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong hệ thống điều hòa không khí.
Máy điều hòa không khí, với dàn lạnh và dàn nóng, đang trở thành nguồn tiêu thụ điện năng lớn trong sinh hoạt hàng ngày Mặc dù thiết bị sấy quần áo thông thường được sử dụng rộng rãi, nhưng hiệu quả tiết kiệm năng lượng vẫn còn hạn chế Nghiên cứu này khám phá việc sử dụng máy lạnh để sấy quần áo bằng cách thu hồi nhiệt lượng thải ra, cung cấp nhiệt độ từ 40°C đến 45°C cho tủ sấy, phù hợp với nhu cầu sinh hoạt Phương pháp này không chỉ mang lại hiệu quả năng lượng cao mà còn giảm thiểu đáng kể mức tiêu thụ điện, góp phần bảo vệ môi trường và hệ sinh thái.
Nghiên cứu cách tận dụng nhiệt thải
Trong hoạt động của máy lạnh, nhiệt thải từ thiết bị ngưng tụ là nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp nhưng vẫn cao hơn nhiệt độ môi trường, dẫn đến việc làm nóng khu vực xung quanh và gây lãng phí năng lượng Để tiết kiệm điện năng cho việc sấy và điều hòa không khí, nhóm nghiên cứu đã phát triển mô hình máy lạnh có khả năng thu hồi nhiệt lượng từ môi chất gia nhiệt cho tủ sấy, nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống và bảo vệ môi trường mà không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của máy lạnh Sơ đồ nguyên lý của máy lạnh thu hồi nhiệt bao gồm các bộ phận như máy nén, thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, thiết bị tiết lưu, cảm biến nhiệt độ và áp suất, cùng tủ kính để nhận nhiệt sấy.
Trong báo cáo nghiên cứu, nhóm sử dụng tủ kính để sấy quần áo.
Quá trình làm việc
Nhóm đã thu hồi nhiệt thải bằng cách gắn ống gió trước quạt dàn nóng và kết nối với tủ sấy, giúp dẫn phần lớn nhiệt từ môi chất thải vào tủ kính Trong tủ sấy, quá trình trao đổi nhiệt đối lưu diễn ra, với việc cắt một khoảng trống bên trên tủ kính để không khí có thể tuần hoàn liên tục Điều này nhằm tránh tình trạng không khí tuần hoàn kém, dẫn đến việc không giải nhiệt được cho môi chất, gây ra hiện tượng máy nén hút về cao và có thể dẫn đến việc ngắt máy nén và ngừng hoạt động của máy.
Phương trình cân bằng nhiệt cho máy lạnh: Qth + Qk = Lmn + Qo (*)
Qth là nhiệt lượng thu hồi từ quạt dàn nóng, trong khi Qk là nhiệt lượng thải vào môi trường tại tháp giải nhiệt Lmn đại diện cho công suất máy nén, và Qo là nhiệt lượng nhận được từ nguồn lạnh.
Thiết lập sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy lạnh giúp thu hồi nhiệt lượng thải ra từ môi chất lạnh trong thiết bị ngưng tụ Nhiệt này được dẫn truyền qua ống gió để làm nóng tủ kính, từ đó gia nhiệt không khí bên trong tủ kính, đóng vai trò là tác nhân sấy quần áo hiệu quả.
Những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình thu hồi nhiệt
a Ảnh hưởng nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh:
Theo công thức, lượng nhiệt tỏa ra từ thiết bị ngưng tụ khá lớn, bao gồm nhiệt lượng thu vào từ dàn lạnh và công tiêu thụ của máy nén Để tiết kiệm năng lượng, nhóm đã tận dụng một phần nhiệt thừa từ thiết bị ngưng tụ để cung cấp nhiệt cho tủ kính, đồng thời vẫn đảm bảo hệ thống máy lạnh hoạt động hiệu quả.
Chỉ số hiệu quả năng lượng của máy lạnh thu hồi nhiệt (η) được tính như sau: η = 𝑄𝑡ℎ+𝑄𝑜
Nghiên cứu cho thấy rằng giá trị η của môi chất lạnh tăng lên khi nhiệt độ ngưng tụ giảm Bên cạnh đó, loại môi chất lạnh và nhiệt độ cuối tầm nén cũng có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất làm việc.
Nhóm nghiên cứu đang sử dụng chất lạnh R32 cho máy lạnh có công suất 2 HP Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại môi chất lạnh được áp dụng cho máy lạnh.
Trang 40 khác nhau, trong đó chủ yếu vẫn là R134a; R410a; R32 Dựa vào thông số trạng thái của các điểm nút trên chu trình hệ thống, ta nhận thấy nhiệt độ của hơi cao áp sau khi nén nằm dao động phổ biến trong khoảng (65 ÷ 75)℃ Với môi chất lạnh R134a khi nhiệt độ ngưng tụ thay đổi trong khoảng (40 ÷ 50) ℃ thì nhiệt độ sau máy nén thay đổi trong khoảng (60 ÷
Khi máy nén hoạt động, nhiệt độ lý tưởng có thể đạt đến 73℃, nhưng thực tế cho thấy có sự mất mát áp suất và nhiệt độ khi không khí đi qua ống gió dẫn vào tủ kính.
Kết luận
Việc tận dụng nhiệt thải từ thiết bị ngưng tụ để gia nhiệt cho tủ kính trong quá trình sấy không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
Nhiệt độ không khí trong tủ kính có thể tăng đến giới hạn cho phép mà không ảnh hưởng đến hoạt động của máy lạnh nhờ vào rơle nhiệt độ bảo vệ máy nén Việc sử dụng máy lạnh để sấy quần áo không chỉ hiệu quả trong sinh hoạt mà còn giúp giảm tiêu thụ năng lượng điện, hạn chế phân tán sợi vi nhựa và bảo vệ môi trường Sự kết hợp giữa điều hòa không khí và sấy quần áo là một hướng nghiên cứu tiềm năng, đặc biệt trong bối cảnh công nghiệp phát triển và nhu cầu tiết kiệm năng lượng ngày càng cao Dù mô hình chế tạo vẫn gặp khó khăn trong quá trình vận hành, nhóm nghiên cứu đã thực hiện đầy đủ các phép đo và tính toán hiệu quả năng lượng dựa trên các điều kiện thực tế như nhiệt độ đầu vào của môi chất làm lạnh và công suất của máy nén Nhờ đó, nguồn năng lượng này có thể được sử dụng để cung cấp cho tủ sấy thay vì phụ thuộc vào điện trở hoặc nguồn năng lượng khác.
