Bài giảng Nhiệt động lực học kĩ thuật - Chương 11: Chu trình máy lạnh - Nguyễn Minh Phú

Nội dung text: Bài giảng Nhiệt động lực học kĩ thuật - Chương 11: Chu trình máy lạnh - Nguyễn Minh Phú

1. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH CHƯƠNG 11 CHU TRÌNH MÁY LẠNH 1. KHÁI QUÁT Máy lạnh dùng để thực hiện nhận nhiệt của vật (để làm lạnh vật) và nhả nhiệt cho mơi trường (để giải nhiệt thiết bị). Theo định luật nhiệt động thứ hai thì nhiệt khơng thể tự phát truyền từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao, muốn thực hiện được quá trình truyền nhiệt nhiệt lượng từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ cao thì phải tiêu tốn một lượng cơng. Vì thế máy lạnh thuộc loại chu trình nhiệt động ngược chiều. Gọi q0 là nhiệt lượng nhận vào từ vật qk là nhiệt lượng thải ra mơi trường xunh quanh w là cơng cấp cho máy lạnh Theo định luật bảo tồn năng lượng, ta luơn cĩ: qk = q0 + w Để đánh giá hiệu quả làm lạnh người ta dùng tỷ số giữa lượng nhiệt lấy được và cơng tiêu hao cấp cho máy lạnh: q q  0 0 w q k q0 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -1-
2. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH 2. CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN HƠI 1 CẤP 2.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ ĐỒ THỊ qk I 2 2 pk IV II w 2 p0 1 III q0 T lgp 2 qk 3 qk 3 2 w 1 w 4 1 q0 4 q0 S i  Các thiết bị chính: I_ Thiết bị ngưng tụ: Thực hiện quá trình ngưng tụ từ trạng thái hơi quá nhiệt 2 sau khi nén để biến thành lỏng bão hịa ở trạng thái 3; quá trình này là quá trình đẳng áp ở áp suất pk. Nhiệt lượng thải ra mơi trường trong quá trình ngưng tụ qk được thực hiện nhờ chất tải nhiệt là khơng khí hoặc nước. Giải nhiệt bằng khơng khí gọi là dàn ngưng hay dàn nĩng. Giải nhiệt bằng nước gọi là bình ngưng. II_ Van tiết lưu: Làm giảm đột ngột lỏng bảo hịa cĩ áp suất cao ở trạng thái 3 thành hơi bão hịa ẩm cĩ áp suất thấp ở trạng thái 4. Quá trình này gọi là quá trình tiết lưu i3 = i4 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -2-
3. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH III_ Thiết bị bốc hơi: Mơi chất lạnh trong thiết bị bốc hơi cĩ áp suất thấp sẽ sơi và lấy nhiệt từ phỏng lạnh cĩ chứa sản phẩm, quá trình này là quá trình sơi đẳng áp ở áp suất p0. Làm lạnh khơng khí gọi là dàn bốc hơi hay dàn lạnh. Làm lạnh nước gọi là bình bốc hơi. IV_ Máy nén: Làm nhiệm vụ nén hơi cĩ áp suất thấp ở trạng thái 1 thành hơi quá nhiệt ở trạng thái 2 cĩ áp suất cao và tiêu hao 1 lượng cơng w, quá trình này là quá trình nén đoạn nhiệt. Mơi chất lạnh (tác nhân lạnh, gas lạnh): là chất mơi giới sử dụng trong máy lạnh để thu nhiệt từ mơi trường cần làm lạnh và thải nhiệt ra mơi trường xung quanh. Mơi chất lạnh tuần hồn trong hệ thống lạnh nhờ máy nén.  Qui định về cách ký hiệu mơi chất lạnh freon: R XYZ R: viết tắt của chữ Refrigerant X = số nguyên tử cácbon – 1 (nếu X = 0 khỏi ghi) Y = số ngtử hidrơ + 1 Z = số ngtử flo Cịn lại là số Clo = số liên kết C – (số F + số H) Ví dụ 1: R22 hay R022 X = 0 số C = 1 Y = 2 số H = 1 Z = 2 số F = 2 Số Clo = 4– (2 +1) = 1 vậy R22 cĩ cơng thức phân tử là CHClF2 Ví dụ 2: Tìm ký hiệu của mơi chất cĩ cơng thức phân tử C2H2F4 X = 2 – 1 = 1 Y = 2 + 1 = 3 X = 4 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -3-
4. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH R134a (các đồng phân cĩ thêm chữ a, b để phân biệt) Đối với các mơi chất lạnh vơ cơ: vì cơng thức hĩa học của các chất vơ cơ đơn giản nên ít khi sử dụng ký hiệu. Tuy nhiên cĩ một số nước quy định kí hiệu cho các mơi chất vơ cơ như R717 là NH3, R718 là H2O, R729 là khơng khí Tác nhân lạnh và tầng Ozone: Dưới tác động của các tia bức xạ mặt trời, các khí CFC, HCFC bị phân hủy để phĩng thích các nguyên tử Clo tự do, các nguyên tử Clo tự do lại cĩ khả năng phá vỡ các mối liên kết của phân tử ozone để tạo nên khí oxi và Clo. 2.2. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Mơi chất lạnh sau khi ra khỏi TBNT ở trạng thái 3 được đưa vào van tiết lưu để giảm áp suất, nhiệt độ và ra khỏi van tiết lưu ở trạng thái 4, sau đĩ nĩ được đưa vào TBBH để nhận nhiệt và biến đổi đến trạng thái 1, hơi ở trạng thái 1 được hút vào máy nén và được nén lên đến trạng thái 2, quá trình ngưng tụ ở TBNT sẽ làm hơi biến đổi từ trạng thái 2 đến 4 và chu trình cứ thế lặp đi lặp lại. Gọi GR là lưu lượng tác nhân lạnh tuần hồn trong máy (kg/s); Cơng cần cấp cho máy nén: W = GR(i2 – i1), kW Năng suất lạnh của máy lạnh: Q0 = GR(i1 – i4), kW Năng suất giải nhiệt của TBNT Qk = GR(i2 – i3), kW Hệ số làm lạnh (hay COP: coefficient of perfomance): Q Q i i  0 0 1 4 W Q k Q0 i 2 i1 Trên các máy lạnh của Mỹ thường ghi tỷ số hiệu quả năng lượng EER (Energy Efficiency Rating). EER là lượng nhiệt lấy từ khơng gian cần làm lạnh tính bằng Btu (British Thermal Unit) trên 1Wh đện năng tiêu thụ: Q [Btu] EER 0 W[Wh] EER = 3,412COP CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -4-
5. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH 3. CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN HƠI 1 CẤP MỞ RỘNG 3.1. CHU TRÌNH QUÁ LẠNH T lgp Δtql 2 3 2 3 3' 1 4 1 4 Δq0 Δq0 i S Định nghĩa: Gọi là chu trình quá lạnh khi nhiệt độ mơi chất lỏng trước khi vào van tiết lưu nhỏ hơn nhiệt độ ngưng tụ. Mục đích: Năng suất lạnh riêng tăng. Biện pháp quá lạnh: Bố trí thêm thiết bị quá lạnh lỏng sau thiết bị ngưng tụ. Quá lạnh ngay trong thiết bị ngưng tụ Do lỏng mơi chất tỏa nhiệt ra mơi trường trên đoạn ống từ thiết bị ngưng tụ đến thiết bị tiết lưu. Về mặt tính tốn nhiệt động thì tính giống như chu trình đơn giản, trong đĩ các thơng số điểm 3’ tra theo bảng bão hịa từ nhiệt độ t3’ (do điểm 3’ nằm rất gần đường lỏng bão hịa). CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -5-
6. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH 3.2. CHU TRÌNH QUÁ NHIỆT T 2 lgp qk 3 qk w 3 2 1' w 4 1 1 1' q0 Δtqn 4 q0 S i Định nghĩa: Gọi là chu trình quá nhiệt khi nhiệt độ hơi hút về máy nén lớn hơn nhiệt độ bay hơi. Mục đích: để đảm bảo máy nén khơng hút lẫn lỏng. Biện pháp quá nhiệt: Sử dụng van tiết lưu nhiệt Do tải lạnh quá lớn và thiếu lỏng cấp cho thiết bị bay hơi. Do tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay hơi đến máy nén. 3.2. CHU TRÌNH HỒI NHIỆT Là chu trình vừa quá lạnh vừa quá nhiệt bằng cách dùng bình hồi nhiệt Phương trình cân bằng năng lượng tại bình hồi nhiệt: i1’ – i1 = i3 – i3’ T lgp 2 3 2 3 3' 1' 1 4 1' 4 1 i S CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -6-
7. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH 4. TÍNH TỐN VỀ PHÍA CÁC CHẤT TẢI NHIỆT LẠNH (NƯỚC, KHƠNG KHÍ) Sử dụng phương trình cân bằng nhiệt Đối với bình ngưng giải nhiệt nước hay bình bay hơi làm lạnh nước thì: Qthiết bị = Qn = GnCpn t , kW Trong đĩ Qthiết bị - năng suất bình ngưng hay bình bốc hơi, kW Qn - nhiệt lượng nước nhận vào hay nhả ra, kW Gn – lưu lượng nước qua thiết bị, kg/s Cpn - nhiệt dung riêng của nước, kJ/kg.K - độ chênh nhiệt độ của nước qua nhiệt bị. Đối với bình dàn ngưng giải nhiệt bằng khơng khí hay dàn bay hơi làm lạnh khơng khí thì: Qthiết bị = Qk = Gk I , kW Hoặc Qthiết bị = Qk = GkCpk khi khơng khí qua dàn lạnh khơng bị tách nước. 5. BÀI TẬP  Khảo sát một máy lạnh một cấp làm việc ở các điều kiện sau: - Tác nhân lạnh là HCFC-22. - Hơi tác nhân lạnh đi vào máy nén có trạng thái bão hòa khô ở nhiệt độ t1. - Tác nhân lạnh ra khỏi thiết bị ngưng tụ có trạng thái lỏng sôi ở áp suất 16bar. - Lưu lượng tác nhân lạnh đi qua máy nén là 0,65kg/s. Xác định: CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -7-
8. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH a. Năng suất lạnh và công lý thuyết cấp cho máy nén trong hai trường o o hợp lần lượt ứng với t1 = 10 C và t1 = 5 C. Trình bày các nhận xét có liên quan. b. Vẽ đồ thị logp-i tương ứng.  Khảo sát máy lạnh có máy nén hơi loại một cấp. Cho biết: - Tác nhân lạnh là R-22. - Trạng thái tác nhân lạnh ở đầu ra của thiết bị ngưng tụ (trạng thái 3) là lỏng sôi ở áp suất 22 bar. - Trạng thái tác nhân lạnh ở đầu vào của máy nén (trạng thái 1) là bão hòa khô ở nhiệt độ 50C. - Năng suất lạnh của máy lạnh là 50000 Btu/h. Xác định năng suất nhả nhiệt của thiết bị ngưng tụ.  Để giảm ẩm cho 1 công trình dân dụng từ nhiệt độ t1, độ ẩm tương đối 1 đến trạng thái t3, độ ẩm tương đối 3 người ta làm như sau: đầu tiên cho không khí thổi qua dàn lạnh của 1 máy lạnh, sau đó không khí tiếp tục được cho qua 1 điện trở như hình vẽ: Dàn lạnh Điện trở o t1 = 27,5 C o t2 t3 = 27,5 C 1 80% 2 3 60% G = 50kg/s Qo Gn a) Biểu diển quá trình trên đồ thị t - d và I – d b) Tính lượng nước tách ra Gn (kgnước/s) c) Tính năng suất lạnh của dàn lạnh Qo (kW) và công suất điện trở QR (kW) CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -8-
9. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH d) Cho biết hệ số làm lạnh của máy lạnh là 3,5. Tính công suất máy nén W Cho áp suất khí quyển là 1bar. Giải bằng phương pháp tính toán.  Một máy lạnh một cấp có năng suất lạnh 1,5Btu/h hoạt động với các thông số sau: Tác nhân lạnh R-22 o Nhiệt độ sôi to = 0 C Aùp suất ngưng tụ Pk = 14 bar Hơi hút vào máy nén là hơi bảo hoà, tác nhân lạnh trước khi vào van tiết lưu ở trạng thái lỏng bảo hoà. 1) Biểu diển chu trình trên đồ thị T – S. Xác định các thông số tại các điểm đặc trưng 2) Tính năng suất thiết bị ngưng tụ và công suất máy nén (kW) 3) Thiết bị ngưng tụ được làm mát bằng không khí. Cho biết nhiệt độ và độ ẩm không khí vào dàn ngưng là 25oC, 75%. Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn ngưng và lưu lượng không khí cần thiết. 4) Để tăng năng suất lạnh người ta quá lạnh R-22 một khoảng ql 4o C. Tính năng suất lạnh sau khi quá lạnh.  Khơng khí ẩm lưu lượng 50g/s trước khi vào dàn laṇ h của 1 máy lạnh cĩ nhiệt đơ ̣ 30oC, đơ ̣ẩm 80%. Máy lạnh cĩ hệ số làm lạnh là 3,5; năng suất thiết bi ̣ngưng tụ là 4kW. Xác định: 1) Cơng suất máy nén 2) Nhiêṭ đơ ̣khơng khí ra khỏi dàn laṇ h 3) Lươṇ g nước (kg) tách được trong 30 phút. Được dùng đồ thị khơng khí ẩm để giải. Cho áp suất khí quyển là 1 bar. CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -9-
10. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH 8.5. GIẢI BÀI TẬP  BÀI 8.5 1) 2) I  (KJ/kg) K2 T I K2  K1 2  I K1 2 qk 3 1 w 1 4 q0 d (g/kgkkkhô) S 3) Điểm 1 : là trạng thái hơi bão hòa khô 0 Tra bảng “TCNĐ của NH3 ở trạng thái bão hòa” với t1= –10 C: i1 = i” =398,67 kcal/kg s1 = s”=2,1362 kcal/kg.K Điểm 2: là trạng thái hơi quá nhiệt: pk = pđh+ pkt =13+1 =14 at 1 2: quá trình nén đoạn nhiệt s2 = s1 = 2,1362 kcal/kg.K Tra bảng “TCNĐ của hơi quá nhiệt NH3” ở p2=14 at, s2=2,1362 kcal/kg.K ta được: 0 t2 = 100 C i2=451,96 kcal/kg Điểm 3: là trạng thái lỏng bão hòa Tra với p = 14 at ta được : CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -10-
11. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH 0 t3 =35,6 C i3 = i’=140,39 (Kcal/kg) Điểm 4: là trạng thái hơi ẩm : 3 4: quá trình tiết lưu i4 = i3 = 140,39 (Kcal/kg) Trạng t (0C) p (at) i (kcal/kg) thái 1 -10 2,966 398,67 2 100 14 451,96 3 35,6 14 140,39 4 -10 2,966 140,39 0 Từ điều kiện: tk1=15 C, k1=60% 0 Tra bảng nước và hơi nước bão hòa theo t = 15 C Phmax=0,017041 bar. Độ chứa hơi : Ph 0,6 0,017041 d1 0,622 0,622 0,00643 kg/ kgkkk P Ph 1 0,6 0,017041 Entanpy: I1 t1 d1 2500 1,93t1 15 0,00643 2500 1,93 15 31,25 kJ/ kgkk d2 = d1= 6,3 g/kgkk (quá trình gia nhiệt) I2 t 2 d2 2500 1,93t 2 30 0,00643 2500 1,93 30 46,45 kJ/ kgkk Năng suất dàn ngưng: QN GK I2 I1 VK I2 I1 12000 1,2 46,45 31,25 60,8kW 3600 Lưu lượng lãnh chất tuần hòan: CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -11-
12. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH QN 60,8 Glc 0,047 kg/ s i2 i3 451,96 140,39 4,186 Năng suất lạnh Q0 = Glc (i1 – i4) = 0,047(398,67 – 140,39) 4,186 = 50,8 kW Công suất của máy nén: N G l G i i lc lc 2 1 0,047 451,96 398,67 4,186 10,4kW Hệ số làm lạnh: Q 50,8  0 4,9 N 10,4  BÀI 8.6 Điểm 1: o t1 15 C i1 = i”=397,12 kcal/kg; s1 = s”=2,1532 kcal/kg.K x 1 Điểm 3: o t 3 20 C p3=8,741 at; i3 = i’ =122,38 kcal/kg x 0 Điểm 2: là trạng thái hơi quá nhiệt s2 s1 2,1532 kcal/kg.K i2=439,66 kcal/kg p2 p3 8,741 at Điểm 4: i4 = i3 =122,38 kcal/kg Hệ số làm lạnh: q i i 397,12 122,38  0 1 4 6,46 l i2 i1 439,66 397,12  BÀI 8.7 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -12-
13. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH Điểm 2: o t 2 20 C p2=8,741at; i2=i”=405,93 kcal/kg; s2=s”=2,0459kcal/kg.K x 1 Điểm 1: 0 Tra NH3 ở trạng thái bão hòa với t1= –10 C ta được: i’=89,03 kcal/kg i”=398,67 kcal/kg s’=0,9593 kcal/kg.K s”=2,1362 kcal/kg.K s1=s2 =2,0459 kcal/kg.K s s' 2,0459 0,9593 Độ khô: x 1 0,9233 s" s' 2,1362 0,9593 i1 x i" i' i' 0,9233 398,67 89,03 89,03 374,91kcal/ kg Điểm 3: o t 3 t 2 20 C i3=i’=122,38 kcal/kg x 0 Điểm 4: i4=i3=122,38 kcal/kg Trạng t (0C) p (at) i (kcal/kg) thái 1 -10 2,966 374,91 2 20 8,741 405,93 3 20 8,741 122,38 4 -10 2,966 122,38 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -13-
14. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH Lượng môi chất tuần hoàn: N 50 Glc 0,385kg/ s i2 i1 405,93 374,91 4,186 a. Năng suất lạnh thiết bị: Q0 Glc q0 Glc i1 i4 0,385 374,91 122,38 4,186 407 kW b. Năng suất giải nhiệt của bình ngưng: Qn Glc qN Glc i2 i3 0,385 405,93 122,38 4,186 457 kW c. Hệ số làm lạnh: q Q 407  0 0 8,14 l N 50  BÀI 8.9 Điểm 1: o t1 15 C i1=i”=698,83 kJ/kg; s1=s”=1,7710 kJ/kg.K x 1 Điểm 2: là trạng thái hơi quá nhiệt p2 16bar i2=741,84 kJ/kg s2 s1 1.7710 kJ/ kg.K Điểm 3: p3 16bar i3=i’=551,98 kJ/kg x 0 Điểm 3’: là trạng thái lỏng chưa sôi, vì trạng thái rất gần lỏng bão hòa nên tra 0 bảng R22 ở trang thái bão hòa với t3’=35 C ta được: i3’=i’=542,88 kJ/kg Trạng thái t P (bar) i (KJ/kg) (0C) 1 -15 9,966 698,38 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -14-
15. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH 2 70 16 741,84 3 42 16 551,98 3’ 35 13,532 542,88 4 -15 9,966 542,88 a. Công suất nén: 11 N G l G i i 741,84 698,38 7,97kW 2 1 60 b. Năng suất lạnh: 11 Q G q G i i 698,38 542,88 28,5kW 0 0 1 4 60 c. Hệ số làm lạnh: q Q 28,5  0 0 3,6 l N 7,79  BÀI 8.12 Điểm 1: o t1 5 C i1=i”=706,09 kJ/kg; s1 = s” =1,7409 kJ/kg.K x 1 Điểm 2: p2 10bar i2=719,1 kJ/kg s2 s2 1,7409 kJ/ kg.K Điểm 2’: p2 20bar i2’=736,79 kJ/kg s2 s2 1,7409 kJ/ kg.K Điểm 3: CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -15-
16. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH p3 10bar i3=i’=528,37 kJ/kg x 0 Điểm 3’: i3’ =i’=564,83 kJ/kg Điểm 4: i4=i3=528,37 kJ/kg Điểm 4’:i4’=i3’=564,83 kJ/kg Năng suất lạnh Q0 Hệ số làm lạnh q i i  0 1 4 Q0 G i1 i4 l i i p = 10bar 2 1 0,5 706,09 528,37 88,86kW 706,09 528,37 13,66 719,1 706,09 q' i i  0 1 4' Q0 G i1 i4' l' i i p = 20bar 2' 1 0,5 706,09 564,83 70,63kW 706,09 564,83 4,6 736,79 706,09  BÀI 8.14 Điểm 1: o t1 10 C i1=i”=700,42 kJ/kg; s1=s”=1,7629 kJ/kg.K x 1 Điểm 2: p2 22bar s2 s1 1,7629 kJ/ kg.K s2=s1=1,7629 (KJ/kgđộ) CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -16-
17. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH Điểm 3’: p3' 22bar i3’=i’=570,46 kJ/kg x 0 Điểm 3: có thể xem như trạng thái lỏng bão hòa và có nhiệt độ tương ứng 0 t3=40 C, tra được i3=i’=549,36 kJ/kg Điểm 4’: i4’ = i3’ = 570,46 kJ/kg Điểm 4: i4 = i3 = 549,36 kJ/kg Trạng thái t (0C) P (bar) i (KJ/kg) 1 -10 3,552 700,42 2 85 22 747,16 3’ 55,5 22 570,46 3 40 15,315 549,36 4’ -10 3,552 570,46 4 -10 3,552 549,36 Khi lỏng ra khỏi bình ngưng không được quá lạnh a/ Công suất của máy nén: N G i2 i1 1 747,16 700,42 46,74kW b/ Năng suất lạnh: Q0 G i1 i4' 1 700,42 570,46 130 kW Hệ số làm lạnh: CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -17-
18. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH q i i 700,42 570,46  0 1 4' 2,78 l i2 i1 747,16 700,42 c/ Năng suất giải nhiệt của bình ngưng: QN G i2 i3' 1 747,16 570,46 176,7kW Khi lỏng ra khỏi bình ngưng được quá lạnh xuống nhiệt độ 400C: a/Công suất của máy nén: N=46,74kW b/ Năng suất lạnh: Q0 G i1 i4 1 700,42 549,36 151kW Hệ số làm lạnh: q i i 700,42 549,36  0 1 4 3,23 l i2 i1 747,16 700,42 c/ Năng suất giải nhiệt bình ngưng: QN=176,7 kW  BÀI 8.16 Điểm 1: o t1 15 C i1=i”=397,12 kcal/kg; s1=s”=2,1532 kcal/kg.K x 1 Điểm 3: o t 3 25 C p3=10,225 at; i3=i’=128,09 kcal/kg x 0 Điểm 2: p2 p3 10,335at i2=446,6 kcal/kg s2 s1 2,1532 kcal/ kg.K CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -18-
19. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH Điêm3’: có thể xem như trạng thái lỏng bão hòa và có nhiệt độ tương ứng 0 t3’=20 C, tra bảng ta được i3’ = i’=122,38 kcal/kg Điểm 4: i4=i3’=122,38 kcal/kg 0 Trạng thái t ( C) P (at) i (kcal/kg) 1 -15 2,41 397,12 2 87 10,225 446,6 3 25 10,225 128,09 3’ 20 8,741 122,38 4 -15 2,41 122,38 Hệ số làm lạnh: q i i 397,12 122,38  0 1 4 5,5 l i2 i1 446,6 397,12 Công suất lý thuyết động cơ: N=G(i2-i1) Trong đó lưu lượng tác nhân tuần hoàn: Q Q 290 G 0 0 0,252 kg/ s q0 i1 i4 4,186 397,12 122,38 N 0,252 446,6 397,12 12,48 kcal/ kg 52,2kW Năng suất giải nhiệt bình ngưng: QN G i2 i3 0,252 446,6 128,09 336 kW  BÀI 8.18 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -19-
20. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH Điểm 1: o t1 20 C i1=i”=279,25 kJ/kg; s1=s”=2,3561 kJ/kg.K x 1 Điểm 3: o t 3 40 C p3 =9,6549 bar; i3=i’=173,97 kJ/kg x 0 Điểm 2: s2 s1 2,3561 kJ/kg.K i2=311,62 kJ/kg p2 p3 9,6544bar Điểm 4: i4=i3=173,97 kJ/kg Trạng thái t (0C) p (bar) i (kJ/kg) 1 -20 1,5093 279,25 2 50 9,6544 311,62 3 40 9,6544 173,97 4 -20 1,5093 173,97 a/ Năng suất lạnh của máy: Q0 G i1 i4 0,03 279,25 173,97 3,7kW b/ Nhiệt thải của bình ngưng: QK G i2 i3 0,03 311,62 173,97 4,13kW c/ Công suất tiêu hao của máy nén: Nmn G i2 i1 0,03 311,62 279,25 0,97kW  BÀI 8.19 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -20-
21. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH T 2 3 30C 3' 25C 0C -10C 1' 4 1 S Điểm 1: o t1 10 C p1=2,966 at; i1=i”=398,67kcal/kg x 1 Điểm 1’: p p 2,966at 1' 1 o i1’=404,91 kcal/kg; s1’=2,1582 kcal/kg.K t1' 0 C Điểm 3: o t 3 30 C p3 =11,895 at; i3=i’=133,84 kcal/kg x 0 Điểm 3’: rất gần trạng thái lỏng bão hòa: o t 3' 25 C i3’=i’=128,09 kcal/kg x 0 Điểm 2: p2 p3 11.895at i2=453,4 kcal/kg s2 s1' 2,1582 kcal/ kg.K Điểm 4: i4=i3’=128,09 kcal/kg Trạng t (0C) p (at) i (kcal/kg) s (kcal/kg.K) thái CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -21-
22. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH 1 -10 2,966 398,67 2,1362 1’ 0 2,966 404,91 2,1582 2 100 11,895 453,4 2,1582 3 30 11,895 133,84 1,1165 3’ 25 10,225 128,09 1,0976 4 -10 2,966 128,09 1,1076 Năng suất lạnh riêng: q0 i1 i4 398,67 128,09 4,186 1133 kJ/ kg Năng suất giải nhiệt bình ngưng: qN i2 i3 453,4 133,84 4,186 1338 kJ/ kg Công suất tiêu hao máy nén: lmn i2 i1' 453,4 404,91 4,186 203kJ/ kg Hệ số làm lạnh: q i i 398,67 128,09  0 1 4 5,58 l i2 i1' 453,4 404,91  BÀI 8.20 T 2 3 25C 3' 10C -20C 1' 4 1 S Điểm 1: CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -22-
23. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH o t1 20 C p1=1,5093 bar; i1=i”=279,25 kJ/kg x 1 Điểm 1’: p p 1.5093 bar 1' 1 o i1’=296,99 kJ/kg; s1’=2,4223 kJ/kg.K t1' 10 C Điểm 3: o t 3 25 C p1 =6,5406 bar; i3=i’=158,64 kJ/kg x 0 Điểm 3’: theo phương trình cân bằng nhiệt: q q i i i i qn ql 1' 1 3 3' i3' i3 i1' i1 158,64 296,99 279,25 140,9 kJ/ kg Điểm 2: p2 p3 6,5406 bar i2=326,27 kJ/kg s2 s1 2,4223 kJ/kg.K Điểm 4: i4 = i3’ =140,9 kJ/kg Trạng thái t (0C) p (bar) i (kJ/kg) s (kJ/kg.K) 1 -20 1,5093 279,25 2,3561 1’ 10 1,5093 296,99 2,4223 2 65 6,5406 326,27 2,4223 3 25 6,5406 158,64 1,8657 3’ 6,5 3,8068 140,9 1,8044 4 -20 1,5093 140,9 1,8096 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -23-
24. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH Năng suất lạnh riêng: q0 i1 i4 279,25 140,9 138,35 kJ/ kg Năng suất giải nhiệt bình ngưng: qN i2 i3 326,27 158,64 167,63 kJ/ kg Công suất tiêu hao của máy nén: lmn i2 i1' 326,27 296,99 29,28kJ/ kg Hệ số làm lạnh: q i i 279,25 140,9  0 1 4 4,73 l i2 i1' 326,27 296,99  BÀI 8.21 2 3 30C 3' 25C -5C -10C 1' 4 1 S Điểm 1: o t1 10 C p1=2,966 at; i1=i”=398,67kcal/kg x 1 Điểm 1’: p p 2,966at 1' 1 o i1’=401,93 kcal/kg; s1’=2,1472 kcal/kg.K t1' 5 C Điểm 3: CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -24-
25. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH o t 3 30 C p3 =11,895 at; i3=i’=133,84 kcal/kg x 0 Điểm 3’: rất gần trạng thái lỏng bão hòa: o t 3' 25 C i3’=i’=128,09 kcal/kg x 0 Điểm 2: p2 p3 11.895at i2=450,43 kcal/kg s2 s1' 2,1472 kcal/ kg.K Điểm 4: i4=i3’=128,09 kcal/kg Trạng t (0C) p (at) i (kcal/kg) s (kcal/kg.K) thái 1 -10 2,966 398,67 2,1362 1’ -5 2,966 401,93 2,1472 2 95 11,895 450,43 2,1472 3 30 11,895 133,84 1,1165 3’ 25 10,225 128,09 1,0976 4 -10 2,966 128,09 1,1076 Lưu lượng tuần hoàn của lưu chất: Q0 273000 G 3 0,241 kg/ s i1 i4 398,67 128,09 4,186 10 Năng suất giải nhiệt bình ngưng: QN G i2 i3 0,241 450,43 133,84 4,186 319 kW CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -25-
26. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH  BÀI 8.22 2 3 40C 3' 30C 5C -10C 1' 4 1 S Điểm 1: o t1 10 C p1=2,1915 bar; i1=i”=283,85 kJ/kg x 1 Điểm 1’: p p 2,1915 bar 1' 1 o i1’=292,91 kJ/kg; s1’=2,3832 kJ/kg.K; t1' 5 C v1’=82,68l/kg Điểm 3: o t 3 40 C p3 =9,6544 bar; i3=i’=173,97 kJ/kg x 0 Điểm 3’: rất gần trạng thái lỏng bão hòa: o t 3' 30 C i3’=i’=163,64 kJ/kg x 0 Điểm 2: p2 p3 9,6544 bar i2=321,39 kJ/kg s2 s1' 2,3832 kJ/ kg.K Điểm 4: i4=i3’=163,64 kJ/kg CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -26-
27. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH Trạng t P i (KJ/kg) s (KJ/kgđộ) thái (0C) (bar) 1 -10 2,1915 283,85 2,3497 1’ 5 2,1915 292,91 2,3832 2 64 9,6544 321,39 2,3832 3 40 9,9644 173,97 1,9144 3’ 30 7,4806 163,64 1,8815 4 -10 2,1915 163,64 1,8929 Thể tích quét của piston: 2 D n 2 1450 V S z 63 10 3 50 10 3 6 0,0226 (m3 / s) q 4 60 4 60 Lưu lượng tác nhân hút vào máy nén: Vq 0,0226 Glt 3 0,2733 kg / s v1' 82,68 10 Năng suất lạnh lý thuyết: Q0 Glt i1 i4 0,2733 283,85 163,64 32,86 KW 24562 Kcal / h Năng suất giải nhiệt bình ngưng: Q G q G i i N lt N lt 2 3 0,2733 321,39 173,97 40,3 KW 34650 Kcal/ h Công suất của máy nén: N Glt i2 i1' 0,2733 321,29 292,91 7,76 KW  BÀI 8.23 Điểm 1: CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -27-
28. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH o t1 10 C p1=3,552 bar; i1=i”= 700,42 kJ/kg x 1 Điểm 1’: p p 3,552 bar 1' 1 o i1’=711 kJ/kg; s1’=1,8032 kJ/kg.K t1' 5 C Điểm 3: o t 3 40 C p3 =15,315 bar; i3=i’=549,36 kJ/kg x 0 Điểm 3’: rất gần trạng thái lỏng bão hòa: o t 3' 30 C i3’=i’=536,51 kJ/kg x 0 Điểm 2: p2 p3 15,315bar i2=747,56 kJ/kg s2 s1' 1,8032 kJ/ kg.K Điểm 4: i4=i3’=536,57 kJ/kg Trạng thái t (0C) p (bar) i (kJ/kg) 1 -10 3,552 700,42 1’ 5 3,552 711 2 76 15,315 747,56 3 40 15,315 549,36 3’ 30 11,908 536,57 4 -10 3,552 536,57 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -28-
29. Bài giảng Nhiệt động học kỹ thuật CHƯƠNG 11: CHU TRÌNH MÁY LẠNH Năng suất lạnh riêng: q0 i1 i4 700,42 536,57 163,85 kJ/ kg q0 R 12 Nhiệt thải cho bình ngưng: qN i2 i3 747,56 549,36 198,2 kJ/ kg qN R 12 CBGD: TS. NGUYỄN MINH PHÚ -29-