Báo cáo thí nghiệm Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Bài 2: 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
BÀI 2: 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
2.1Mục đích của thí nghiệm
- Giúp sinh viên có khả năng kết hợp 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 đo đạc thông số nhiệt độ, áp suất để tính nhiệt lượng, hệ số làm lạnh
thực tế của thiết bị.
2.2 Mô tả thí nghiệm
2.2.1 Thiết bị và 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 (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 không khí (J). Hơi R12 ra khỏi ở áp suất p0
được hút vào (A) và các quá trình của chu trình được lặp lại.
Hình 2.1: Mô hình làm lạnh không khí
Chu trình máy lạnh được biểu diễn trên đồ thị logp-I và T – S gồm các quá trình như
sau:
Hình 2.2: Chu trình máy lạnh biểu diễn trên đồ thị logp – I
Hình 2.3: Chu trình máy lạnh biểu diễn trên đồ thị T – s
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.
2.3 Nhiệm vụ thí nghiệm
Trong bài thí nghiệm này sinh viên có nhiệm vụ phải thu thập các số liệu về
áp suất hút, đẩy; nhiệt độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ, nhiệt
độ của tác nhân lạnh khi vào và ra khỏi thiết bị bay hơi, nhiệt độ của không khí giải
nhiệt khi vào và ra khỏi thiết bị ngưng tụ và nhiệt độ của không khí khi vào và ra
khỏi thiết bị bay hơi. Sau đó kết hợp với kết quả tính toán để xác định:
- 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 Qk
- Lượng không khí cần thiết để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Gkk
2.4 Số liệu thí nghiệm
Bảng 1 và 2: Các số liệu đo tác nhân lạnh trong chu trình
Áp suất làm việc của hệ thống
Tại đầu đẩy của máy nén (pk)
Tại đầu hút của máy nén (p0)
(bar)
15.49
15.69
15.69
(bar)
0.0227
0.0247
0.0253
Nhiệt độ tại các vị trí
Nhiệt độ không khí sau
Nhiệt độ không khí
Nhiệt độ môi trường (Ta)
dàn ngưng tụ (T4)
trong buồng lạnh (T6)
(oC)
(oC)
38.4
38.6
38.7
(oC)
20.0
14.1
9.1
34.2
34.4
34.3
Bảng 3: Các thông số của R12 trong chu trình máy lạnh
Các điểm
Thông số
1
2
3
4
Áp suất p (bar)
Nhiệt độ t (oC)
Entanpy i (kJ/kg)
Entropy s (kJ/kgK)
1.0385
-29.22
274.93
2.3633
16.7031
76.47
323.65
2.3633
16.7031
63.97
201.06
1.9956
1.0385
-29.22
201.06
1.6841
Ta có:
= 4.0 mm,
= 4.7 mm,
= 10.7 mm, chiều cao 395 mm, chiều dài
훿xốp
훿phíp
훿mica
800 mm, chiều rộng 395 mm
2.5 Phần tính toán:
i)Tính mật độ dòng điện q(W/m2) truyền qua mỗi vách theo công thức:
푇3 ― 푇8
34,3 ― 9,1
푞 =
=
1
훼1
푛
훿푖
1
1
6
푛
훿푖
1
∑
∑
+
+
+
+
푖=1
푖=1
휆푖 훼2
휆푖 12
Ta có
+q trước = q1( lớp Mica)
34,3 ― 9,1
푞1 =
= 97,64
1 0,0047
1
12
+
+
6
0,58
+q sau = q2 (phíp và xốp)
34,3 ― 9,1
1 0,004 0,0107
푞2 =
= 46,31
1
12
+
+
+
+
6
0,15
0,04
+q trái = q3 (xốp và phíp)
34,3 ― 9,1
푞3 =
= 46,31
1 0,004 0,0107
1
12
+
+
6
0,15
0,04
+q phải = q4 (phíp)
34,3 ― 9,1
푞4 =
= 91,08
= 91,08
1 0,004
1
+
+
6
0,15 12
+q trên = q5 (phíp)
34,3 ― 9,1
1 0,004
6
푞5 =
1
+
+
0,15 12
+q dưới = q6 (xốp và phíp)
34,3 ― 9,1
1 0,004 0,0107
푞6 =
= 46,31
1
+
+
+
6
0,15
0,04
12
2i)Lượng nhiệt truyền qua mỗi vách (W)
Q1 = F1 x q1 = 0,8 . 0,395 . 97,64 = 30,85 W
Q2 = F2 x q1 = 0,8 . 0,395 . 46,31 = 14,63 W
Q3 = F3 x q1 = 0,395 . 0,395 . 46,31 = 7,23 W
Q4 = F4 x q1 = 0,395 . 0,395. 91,08 = 14,21 W
Q5 = F5 x q1 = 0,8 . 0,395 . 91,08= 28,78 W
Q6 = F6 x q1 = 0,8 . 0,395 . 46,31= 14,63 W
3i) Phụ tải nhiệt của buồn lạnh:
Q0 = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6
=30,85+14,63+7,23+14,21+28,78+14,63
=110,33(W)
4i) Lưu lượng R12(kg/s) làm việc trong chu trình máy lạnh (bỏ qua tổn thất
lạnh qua môi trường xung quanh) theo công thức:
Q0
110,33
푘푔
푠
퐺푅12 =
=
= 1,145(
)
푖1 ― 푖4 297,43 ― 201,06
5i)Phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ
Qk=GR12.(i2-i3)=1,145.(323,65-201,06).10-3=140,37.10-3(KW)
6i)Lưu lượng không khí làm việc qua thiết bị ngưng tụ Qk (kg/s)
Qk
0,14037
퐶푝.∆푇 1,004.(34,3 ― 9,1)
7i)Công nén đoạn nhiệt của máy nén
W=GR12.(i2-i1)=1,145.(323,65-274,95)=55,76(W)
푘푔
퐺푘푘 =
=
= 0,00555(
)
푠
8i)Hệ số làm lạnh
휀 =
i1 ― i4 274,93 ― 201,06
=
= 1,52(푘퐽/푘푔)
푖2 ― 푖1 323,65 ― 274,93
6 trang
28/04/2022
14680
Bạn đang xem tài liệu "Báo cáo thí nghiệm Nhiệt động lực học và truyền nhiệt - Bài 2: 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", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_thi_nghiem_nhiet_dong_luc_hoc_va_truyen_nhiet_bai_2.docx
