Tài liệu Thiết kế kho lạnh bảo quản và tủ cấp đông iqf 1000kgmẻ sử dụng môi chất lạnh mới (link tải bản vẽ nằm ở trang cuối)

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU 1.1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC SỬ DỤNG MÔI CHẤT LẠNH MỚI. Kỹ thuật lạnh ra đời và phát triển đã hơn 150 năm qua, và cùng với sự phát triển của nó, hàng trăm loại môi chất đã được nghiên cứu, thử nghiệm và ứng dụng vào thực tế. Việc sử dụng các chất SO2, CO2, NH3 vào cuối thế kỉ thứ 19 và các chất Freon vào đầu thế kỉ 20 đã đưa kỹ thuật lạnh lên bước phát triển rực rỡ của ngày nay. Hiện tại ở Việt Nam, Freon đã được sử dụng rộng rãi ( chiếm khoảng 70% các hệ thống lạnh và điều hoà không khí ) trên phạm vi cả nước. Ngoài ra Freon còn được dùng trong công nghệ chế tạo bọt xốp để làm panel cách nhiệt tại các công ty kỹ thuật lạnh và một số lĩnh vực khác, Freon đã thể hiện được tính ưu việc của nó trong vai trò của một môi chất lạnh so với các môi chất lạnh khác. Ngày nay vấn đề bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề rất cấp thiết, ảnh hưởng tới sự phát triển bền vững của các quốc gia. Đối với nhiều nước, đi đôi với việc tăng trưởng kinh tế phải quan tâm đến việc bảo vệ môi trường. Thực tế cho thấy một số nước đã trả giá cho việc phát triển kinh tế nhưng không quan tâm đến việc bảo vệ môi trường. Bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề cấp thiết của toàn thế giới, nhiều vấn đề mới đã có tác động ảnh hưởng lên toàn cầu. Nhiều hiện tượng thời tiết không bình thường trong những năm qua cảnh báo chúng ta phải quan tâm hơn nửa vấn đề bảo vệ môi trường. Theo số liệu của tổng cục khí tượng Hoa Kỳ ( The State of the climate ) thì nhiệt độ trung bình của trái đất có xu hướng tăng dần trong hơn 100 năm qua. Đặc biệt trong những năm cuối thế kỉ 20 nhiệt độ tăng vọt. Ví dụ năm 1997 nhiệt độ trung bình tăng 0.43 0C . So với nhiệt độ trung bình cả một thời gian dài trước đó. Người ta ghi nhận rằng năm 1998 là năm ấm nhất kể từ năm 1860. Từ những năm 1990, 9 trong 10 năm ấm nhất trong thời gian này. Năm 2001 cũng được ghi nhận là một trong hai năm ấm nhất có mức kỉ lục ( cùng với năm 1998 ) đồng thời cũng là năm kỉ lục về lũ lụt và hạn hán trên toàn cầu. Năm 2001 nhiệt độ trung bình mặt trái đất cao hơn nhiệt độ trung bình trong 30 năm qua từ năm 1961  1990 là 0,42 0C, [ 4 ]. -Mực nước biển: Cũng theo tổng cục khí tượng Hoa Kỳ quan sát mực nước biển trên 100 năm qua cho thấy mực nước biển trên toàn cầu tăng lên 20 cm nữa. -Bệnh ung thư da và đục thuỷ tinh thể : Tầng Ozone thủng nên các tia cực tím có thể xuyên qua tầng khí quyển và tác động đến con người gây ra những hậu quả nghiêm trọng như : ung thư da, đục thuỷ tinh thể mắt, giãm hiệu quả miễn dịch … đồng thời cũng ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái động thực vật trên trái đất. Người ta ghi nhân được rằng nước Úc là nước có tỉ lệ ung thư da cao nhất. Năm 2001 ghi nhận có 300.000 trường hợp mắc bệnh phải điều trị, hơn 720.000 ca phẫu thuật chữa ung thư da được tiến hành. Chính phủ Úc đã chi hơn 300 triệu USD để chửa bệnh, … Một trong những vấn đề mà thế giới hết sức quan tâm hiện nay là tất cả các hiện tượng biến đổi khí hậu ở trên là do hai nguyên nhân chủ yếu : Sự suy giảm tầng Ozone và hiệu ứng nhà kính làm nóng trái đất. 1.1.1.Tầng Ozone và sự suy thoái: Tầng Ozone là tầng khí quyển có độ dày khoảng 40 km, cách bề mặt trái đất từ 10  50 km theo chiều cao. Ozone có khả năng hấp thụ mạnh các tia cực tím (UV ) của bức xạ mặt SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 1 trời có bước sóng từ 10  380 nm (1nm = 10-9 m ). Do vậy tầng Ozone được coi là lá chắn của trái đất, bảo vệ các sinh vật của trái đất chống lại các tia cực tím có hại của mặt trời, nhất là bức xạ cực tím sóng ngắn ( UVB –Utra Violet-B ) có bước sóng  = 290  300 nm. Hậu quả sẻ khôn lường nếu tầng Ozone bị suy thoái và phá huỷ. Khi đó các tia cực tím sẽ làm tăng khã năng mắc bệnh ung thư da, bệnh đục thuỷ tinh thể, phá huỷ hệ thống miễn dịch của cơ thể con người, giảm năng suất cây trồng làm mất cân bằng sinh thái động vật biển và nhiều tác hại khác. Hầu hết các hoạt động sống trên trái đất sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Qua nhiều nghiên cứu các nhà khoa học đã phát hiện ra sự suy thoái và các lỗ thủng của tầng ozone từ năm 1950. Giáo sư Paul Crutxen người Đức đã phát minh ra sự suy thoái và các lỗ thủng của tầng ozone. Nhưng mãi đến năm 1974 các nhà khoa học Mĩ là Sherwood Powland và Mario Molina mới phát hiện ra rằng các môi chất lạnh Freon có chứa chlorine, đặc biệt các môi chất lạnh CFCs chính là thủ phạm phá huỷ tầng ozone và gây hiệu ứng nhà kính cho trái đất. Các môi chất lạnh CFCs rất bền vững trong tầng đối lưu của khí quyển, freon này tuy nặng hơn không khí nhưng sau nhiều năm nó cũng lên đến tầng bình lưu.Dưới tác dụng của bức xạ cực tím, phân tử CFC bị phá vỡ giải phóng ra nguyên tử chlorine tự do. Các nguyên tử chlorine hoạt động như một chất xúc tác trong quá trình phá huỷ tầng ozone, nó không bị mất đi trong phản ứng quang hoá Do chlorine tồn tại rất lâu trong khí quyển (khoảng 100 năm hoặc hơn)nên khả năng phá huỷ tầng ozone của nó rất lớn .Người ta ước tính cứ một nguyên tử chlorine có thể phá huỷ 105 phân tử ozone Các freon HCFCs (các dẫn xuất từ methane, ethane,…) chứa chlorine, flourine và hydrogen ít nguy hiểm hơn vì độ bền vững hoá học của chúng kém hơn các CFCs. Thường chúng bị phân huỷ tự nhiên trước khi lên đến tầng bình lưu.Chỉ có một phần nhỏ chlorine của HCFC thoát ra có thể lên đến tầng ozone của tầng bình lưu nên khả năng phá huỷ tầng ozone ít hơn . Người ta tính trong tổng lượng chlorine phát sinh trên tầng bình lưu chỉ có 1% là từ các chất HCFCs.Khả năng làm suy giảm tầng ozone của các chất HCFCs không đến 10% so với các CFCs, [4]. Đối với các freon HFCs (các dẫn xuất từ methane ethane,…chỉ chứa flourine và hydrogen)không chứa chlorine nên không phá huỷ tầng ozone. Như vậy các chất có tác dụng khác nhau đối với tầng ozone.Để đánh giá khả năng phá huỷ tầng ozone của các môi chất lạnh khác nhau người ta sử dụng chỉ số phá huỷ tầng ozone ODP (Ozone Depletion Potentinal) 1.1.2 Hiệu ứng nhà kính: Bề mặt trái đất có nhiệt độ trung bình khoảng 15oC, nhiệt độ này được thiết lập nhờ hiệu ứng nhà kính cân bằng do khí carbonic và hơi nước ở trạng thái cân bằng sinh thái trong tầng khí quyển tạo ra. Lớp khí carbonic và hơi nước này có tác dụng như một lồng kính , nó chỉ cho các tia năng lượng có bước sóng ngắn phát ra từ mặt trới đi qua và phản xạ lại các tia năng lượng có bươc sóng dài phát ra từ trái đất do đó có tác dụng làm nóng trái đất. Người ta nhận thấy trong thành phần không khí, O2 và N2 chiếm 99%, tuy chỉ chiếm 1% nhưng các khí còn lại dóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến nhiệt độ của trái đất. Người ta cho rằng nếu trong không khí chỉ có O2 và N2 thì nó sẽ phản xạ hoàn toàn các tia bức xạ mặt trời. SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 2 Ở trạng thái cân bằng sinh thái, lượng CO2 có trong khí quyển vừa đủ để cho bề mặt trái đất có nhiệt độ trung bình ở khoảng 15oC. Nhưng trong quá trình công nghiệp hoá mạnh mẽ hiện nay, trạng thái cân bằng này đã bị con người tác động ngày càng mạnh hơn. Ngoài lượng CO2 thải từ các nhà máy nhiệt điện và các cơ sở công nghiệp ngày càng lớn, một lượng khí lạ cũng tham gia vào quá trình này, trong đó Freon chiếm 20%, vì nhiều Freon có hiệu ứng nhà kính lớn gấp 5000  7000 lần CO2. Do đó nhiệt độ trái đất ngày càng tăng lên và điều này dẫn đến những hậu quả khó lường như : thời tiết thay đổi, thiên tai hoành hành, băng tuyết tan ra làm mực nước biển dâng lên… Để đánh giá khả năng gây hiệu ứng nhà kính của các môi chất lạnh khác nhau người ta sử dụng chỉ số làm nóng trái đất GWP (Globol Warming Potential). Sau đây là chỉ số phá huỷ Ozôn ODP và làm nóng trái đất của một số môi chất lạnh, lấy R11 làm chuẩn. Bảng 1.1 : Chỉ số ODP, GWP của một số môi chất lạnh thông dụng ( theo [4]) Môi chất R10 R11 R12 R12B1 R13 R13B1 R14 R20 R22 R40 R113 R114 R114b2 R115 R116 R123 R124 R125 R134a R140a R141b R142b R143 R125a Nồng độ thể tích trong khí quyển ( 10-2) 140 250 450 10 70 10 60 600 35 15 5 4 140 - Thời gian tồn tại trong khí quyển ( năm ) 50 65 120 15 400 100 10000 0.6 15 1.5 90 200 400 >500 2 6 28 16 7 8 19 41 2 Chỉ số ODP ( R11=1) Chỉ số GWP (R11 = 1) 1,1 1,0 0,91 3 0,45 813 0 Có 0.05 Có 0.85 0.7 6 0.4 0 0.02 0.02 0 0 0.15 0.1 0.06 0 0 0,35 1,0 3 7 Có Có 0.35 Có 1.35 4.0 7.5 có 0.02 0.1 0.6 0.26 0.025 0.09 0.36 0.75 0.03 1.2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu: SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 3 Việc phải thay thế môi chất lạnh mới trước yêu cầu của quốc tế đã đặt ra cho các nhà nghiên cứu, sản xuất và sử dụng các hệ thống lạnh nhiều vấn đề rất cấp thiết. - Nghiên cứu tìm kiếm các môi chất lạnh mới để thay thế các môi chất lạnh Freôn cũ bị cấm .Các môi chất này phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuậ, công nghệ và có hiệu quả làm lạnh cao nhất trong phạm vi nhiệt độ nghiên cứu. - Trước mắt chúng ta đang sử dụng các môi chất lạnh cũ, thừa từ các nước phát triển nhập và, các môi chất lạnh này ngày càng khan hiếm và giá thành ngày càng cao. Trong vài chục năm tới ngành kỹ thật lạnh nước ta sẽ đứng trước một vấn đề quan trọng là sẽ không có môi chất lạnh để nạp vào hệ thống đang hoạt động trong khi hệ thống máy móc và thiết bị đang còn ở tình trạng hoạt động quá tốt.Vì vậy một vấn dề cấp bách đặt ra cho chúng ta là phải có biện pháp kỹ thuật để cải tạo hệ thống đang có sẵn để có thể hoạt động với môi chất lạnh mới. -Trong đồ án tốt nghiệp này tôi tiến hành tính thiết kế hệ thống lạnh sử dụng môi chất lạnh mới thay thế các Freon bị cấm chứ không phải tính kiểm tra hệ thống lạnh sử dụng môi chất lạnh mới thay thế cho các Freon bị cấm. Do đó mục đích nghiên cứu ở đây là phải chọn ra một môi chất thích hợp nhất cho hệ thống lạnh đang thiết kế và tiến hành thiết kế theo môi chất lạnh đó, dựa vào kết quả nghiên cứu các đặc tính nhiệt chu trình máy lạnh một cấp và hai cấp để tìm ra môi chất lạnh thích hợp nhất thay thế cho các môi chất lạnh Freon bị cấm trong từng phạm vi nhiệt độ nhất định ở các tài liệu [4], [5], [10]. SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 4 CHƯƠNG 2 CHỌN MÔI CHẤT LẠNH 2.1 Môi chất lạnh Freon làm suy giảm tầng ozone và gây hiệu ứng nhà kính . Các môi chất lạnh thay thế. 2.1.1 Khái niệm và các tính chất cơ bản của môi chất lạnh a>Môi chất lạnh: Môi chất lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động carnot ngược chiều để bơm một dòng nhiệt từ một môi trường có nhiệt độ thấp đến một môi trường có nhiệt độ cao hơn, [2]. b>Các yêu cầu đối với môi chất lạnh : Do đặc điểm của chu trình lạnh, của hệ thống thiết bị, điều kiện vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa, an toàn cháy nổ, an toàn độc hại,…, môi chất lạnh cần phải có các tính chất phù hợp sau, [2]. - Tính chất bảo vệ môi trường : Không làm ô nhiễm môi trường, không có hại đối với môi trường. - Tính chất hoá học: + Phải bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc, không được phân huỷ hoặc polyme hoá. + Phải trơ về mặt hoá học, không ăn mòn vật liệu chế tạo thiết bị của hệ thống, không phản ứng với dầu bôi trơn, ôxy trong không khí và hơi ẩm. + Phải an toàn, không gây cháy, nổ . - Tính chất sinh lý : + Không được độc hại đối với con người và các cơ thể sống khác, không gây phản ứng với cơ quan hô hấ, không tạo các khí độc hại khi tiếp xúc với ngọn lửa hàn và vật liệu chế tạo máy. + Phải có mùi đặt biệt để dễ dàng phát hiện khi rò rỉ và có biện pháp phòng chống an toàn . Nếu môi chất không có mùi thì co thể pha thêm chất có mùi vào để dễ nhận biết nếu chất đó không ảnh hưởng đến chu trình máy lạnh . + Không được làm hỏng hay ảnh hưởng xấu đến sản phẩm bảo quản khi rò rỉ . - Tính chất vật lí: + Ở điều kiện môi trường, áp suất ngưng tụ không được quá cao để số cấp nén của máy nén càng ít càng tốt, giảm rò rỉ môi chất, giảm chiều dày vách của các thiết bị áp lực để tiết kiệm vật liệu kim loại và an toàn, giảm nguy cơ nổ vỡ thiết bị. + Ap suất bay hơi không được quá thấp ở điều kiện môi trường, phải lớn hơn áp suất khí quyển một ít để hệ thống không bị chân không, tránh rò lọt không khí vào hệ thống. + Nhiệt độ đông đặc (tz) của môi chất phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi (to) nhiều để có thể mở rộng dải làm việc của môi chất về phía nhiệt độ thấp . + Nhiệt độ tới hạn (tgh) của môi chất phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều để có thể mở rộng dải làm việc của môi chất về phía nhiệt độ cao. + Nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt dung riêng của môi chất lỏng càng lớn càng tốt nhưng chúng không đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng môi chất lạnh. Nhiệt ẩn hoá hơi lớn, lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống càng nhỏ và năng suất lạnh riêng khối lượng càng lớn. SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 5 + Độ nhớt động lực học của môi chất càng nhỏ càng tốt vì tổn thất áp suất trên đường ống và các van giảm, tuy nhiên môi chất dễ rò rỉ ra môi trường. + Hệ số dẫn nhiệt (), hệ số dẫn nhiệt độ (a) càng lớn càng tốt + Sự hòa tan dầu của môi chất cũng đóng vai trò quan trọng trong sự vận hành và bố trí thiết bị. Môi chất hoà tan dầu hoàn toàn (R12) có ưu điểm là quá trìng bôi trơn tốt hơn, thiết bị trao đổi nhiệt luôn được rửa sạch lớp dầu bám trên bề mặt, quá ừinh trao đôi nhiệt tốt hơn nhưng có nhược điểm là có thể làm độ nhớt của dầu giảm và tăng nhiệt độ bay hơi nếu tỷ lệ dầu trong môi chất lạnh lỏng ở áp suất bay hơi tăng. Môi chất không hoà tan dầu (NH 3) có nhược điểm là quá trình bay hơi khó thực hiện hơn, lớp dầu bám trên bề mặt thiết bị làm cảng trở quá trình trao đổi nhiệ, nhưng lại có ưu điểm là không làm giảm độ nhớt của dầu ,không làm sủi bọt dầu, không làm tăng nhiệt độ bay hơi của môi chất. + Môi chất hoà tan được nhiều nước ở cả 3 pha càng tốt vì tránh được tắt ẩm cho van tiết lưu + phải không dẫn điện, có thể sử dụng cho máy nén kín và nữa kín. - Tính kinh tế: + Dễ chế tạo, giá thành rẻ. + Dễ kiếm, nghĩa là việc sản xuất vận chuyển, bảo quản dễ dàng. - Trong thực tế không có một môi chất nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu trên, do đó khi chọn môi chất cho một ứng dụng cụ thể cần phát huy được ưu điểm một cách tối đa và hạn chế đến mức thấp nhất các nhược điểm của nó 2.1.2 Môi chất lạnh freon cũ và tác hại của nó đến môi trường Các môi chất lạnh freon dã và đang được sử dụng tronh nghành kỉ thuật lạnh bao gồm các môi chất chủ yếu sau: - Làm môi chất lạnh :R12, R22, R502 - Chế tạo hạt xốp làm các tấm panel cách nhiệt : R11 Nói chung các môi chất lạnh là hợp chất hữu cơ của các nguyên tố cacbon (C), hidrô(H), clo(Cl), flo(F)… Tuỳ thuộc vào thành phần mà người ta chia ra làm các nhóm sau : 2.1.2.1 các chất CFC s: Là hộp chất của cacbon, flo và clo công thức có dạng : CmFnCLk Các chất CFCs là những tác nhân gây phá huỷ tầng ozone lớn nhất. Chỉ số phá huỷ tầng ozone của nó lớn hơn hẳng so với các chất khác. Như vậy trong các môi chất sử dụng trong kĩ thuật lạnh có R11 và R12 là các đại diện của CFCs. Người ta nhận thấy các CFCs rất bền vững trong không khí, tuy nặng hơn không khí nhưng sau nhiều năm nó cũng được đẩy lên tầng bình lưu. Ở đó dưới tác dụng của tia cực tím, các CFCs phân huỷ và giải phóng chlorine.Các nguyên tử chlorine hoạt động như một chất xúc tác trong quá trình phá huỷ tầng ozone và không mất đi sau phản ứng quang hoá. Chlorine tồn tại rất lâu trong khí quyển (hơn 100 năm ) nên khả năng phá huỷ tầng ozone của nó rất lớn. Người ta đã tính được cứ một nguyên tử chlorine có thể phá huỷ 100000 phân tử ozone.Vì thế các chất CFCs là các chất gây ra sư suy giảm tầng ozone chính, SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Chlorine Trang: 6 khoảng 70% là F do các Cl chất CFCs Cl Tia cöïc tím UV C F F C Cl F SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Cl Trang: 7 Tia UV CFCl2 O3 O3 Cl(Chlorene) CFCl3 O2 Cl O2 CLO(chlorene oxide) Oxygenne H 2.2 :Quá trình phá huỷ tầng ozone của các chất CFCS Người ta nhận thấy các chất CFCs còn là chất gây hiệu ứng nhà kính rất lớn , mặc dù chỉ chiếm khoảng 0,0000001% trong khí quyển nhưng chúng làm nóng trái đất với tỷ lệ 21% 2.1.2.2 Các chất HCFCs : Là hợp chất của 4 nguyên tố: Cacbon, Hiđro, Flo và Clo. So với các chất CFCs thì các chất HCFCs có chỉ số phá huỷ tầng ozone thấp hơn, chưa đến 10%. Trong kỹ thuật lạnh R22 là chất đại diện của HCFCs, ký hiệu là HCFC-22. Riêng R502 là hỗn hợp của HCFC-22 (48,8%) và CFCs-115(51,2%). Các chất HCFCs có độbền vững hoá học kém nên thường bị phân huỷ tự nhiên trước khi đến tầng bình lưu. Chỉ có một phần chlorine rất nhỏ có thể di chuyển đến được tầng bình lưu. Người ta ước tính trong tổng số lượng chlorine phát thải vào tầng ozone, các nguyên tử chlorine từ các chất HCFCs chỉ chiếm khoảng 1%. 2.1.2.3 Các chất HFCs : Là hợp chất hữu cơ của các nguyên tố Hiđrô cacbon và Flo .Trong thành phần của các chất HFC không chứa nguyên tố Chlorine nên nó không làm suy giảm tầng ozone, do đó có thể coi là môi chất lạnh an toàn tuy nhiên nó cũng góp phần vào quá trình làm tăng hiệu ứng nhà kính . 2.1.3 Công ước quốc tế và chương trình huỷ bỏ các CFCs và HCFCs. 2.1.3.1 Những thỏa thuận quốc tế về việc loại bỏ các chất suy giảm tầng ozone : Để đi đến thoả thuận chung, nhiều hội nghị quốc tế đã nhóm họp. Các kết quả thoả thuận được ghi trong 02 văn kiện quan trọng là : - Công ước Viên 22/03/1985 - Nghị định thư Montreal 10/1987 về các chất làm suy giảm tầng ozone. Ngoài ra các hội nghị sau đó cũng theo dõi và bổ sung nhiều nội dung khác, điển hình : - Hội nghị lần 2 ơ Luân Đôn từ 27  29/06/1990 - Hội nghị lần 4 tại Copenhaghen từ ngày 23  25/11/1992 SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 8 Hội nghị lần 7 ở Viên từ ngày 5  7/12/ 1995. 2.1.3.2 Chương trình loại bỏ các CFCs và HCFCs: Việt nam không sản xuất mà chỉ nhập khẩu các ODS (Ozone Depletion Substance). Theo số liệu điều tra của tổng cục khí tượng thuỷ văn, năm 1993 Việt Nam nhập và sử dụng 409,86 tấn, bình quân đầu người khoảng 0,004Kg/người.năm, thuộc nhóm III (nhỏ hơn 0,3kg/người.năm),thuộc nhóm các nước tiêu thụ ODS thấp nhất thế giới được ghi ở điều 5của nghị định thư Montreal . Trong năm 2002 đã sử dụng 200 tấn CFC, HCFC cho việc nạp lần đầu, nạp bổ sung, bảo dưỡng, sửa chữa các hệ thống lạnh công nghiệp, thương mại và dân dụng trong hơn 300 xưởng dịch vụ điện lạnh trong cả nước, phục vụ các ngành kinh tế khác nhau, đặt biệt là đông lạnh hải sản, thịt và rau quả, mà các môi chất lạnh chủ yếu là R12, R22 ,R502. Dự báo trong 2-3 năm tới, lượng tiêu thụ CFC, HCFC của Việt nam cũng chỉ nằm trong khoảng 400-500 tấn/năm, sau đó giảm dần và tiến đến loại bỏ hoàn toàn. a> Đối với CFCs : Đình chỉ hoàn toàn việc tiêu thụ các CFCs kể từ ngày 01/01/1996. Riêng các nước thuộc điều 5 của nghị định này được trì hoãn đến năm 2010 (Việt Nam thuộc diện này). b> Đối với HCFCs : Lấy năm 1996 làm chuẩn để tính lượng tiêu thụ bình quân đầu người. - 01/01/1996 Ngưng sản xuất và sử dụng. - 01/01/2000 Giảm lượng tiêu thụ 35% so với năm1996. - 01/01/2010 Giảm lượng tiêu thụ 65% so với năm 1996. - 01/01/2015 Giảm lượng tiêu thụ 95% so với năm 1996. - 01/01/2020 Giảm lượng tiêu thụ 95,5% so với năm 1996. - 01/01/2030 Giảm lượng tiêu thụ 100% so với năm 1996. Riêng các nước thuộc điều 5 của nghị định này được trì hoãn việc đình chỉ hoàn toàn vào năm 2040.( Việt Nam thuộc diện này ). 2.1.4 Các môi chất lạnh đề xuất để thay thế cho các Freon cũ bị cấm : 2.1.4.1 Yêu cầu đối với môi chất lạnh mới : Môi chất lạnh mới phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau : 1. Không chứa chlorine trong thành phần hoá học, đó là các chất HFCs, môi chất lạnh tự nhiên, …Do không có thành phần chlorine nên chỉ số ODP của nó bằng không và chỉ số GWP càng nhỏ nếu thành phần hoá học càng ít flourine. 2. Có các tính chất nhiệt động tốt. 3. An toàn không độc hại, không cháy nổ,… 4. Kinh tế và dễ kiếm. 2.1.4.2 Các môi chất lạnh được đề nghị thay thế cho môi chất lạnh Freon cũ: Trên cơ sở nhiều công trình nghiên cứu khác nhau, các nhà sản xuất đã đề nghị một số môi chất lạnh mới để thay thế cho các môi chất lạnh phổ biến nhất dưới đây: Bảng 2.1 : Bảng môi chất thay thế Độ trượt Tính độc Thay thế Khoảng ODP GWP PRC Môi chất nhiệt hại cho nhiệt độ R11=1 CO2 =1 CH4=1 độ,K TLV,ppm Môi chất lạnh thay thế ( không chứa chlorine ) R134a R12 C, M, (F) 0 1200 0 0 1000 SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 9 (R22) R404 R502 M, F 0 3520 0 0,7 1000 R407a R502 M, F 0 1960 6,6 1000  R407b R502 M, F 0 2680 4,4 1000  R407c R22 C, M 0 1600 0 7,4 1000 R507 R502/R22 M, F 0 3600 0 1000  Môi chất lạnh tự nhiên R290 R22/R502 C, M, F 0 0 300 0 1000 R600a R12 C, M, F 0 0 400 0 1000 R717 R22 C, M, F 0 0 0 50  Ghi chú : C - Chế độ điều hoà không khí ( Air conditioning ); PRC - Chỉ số phản ứng quang hoa. M - Chế độ lạnh trung bình ( Medium cooling) quang hoá(photos reaction chemical ). F - Chế độ lạnh sâu ( Freezing ). TLV - Giới hạn độc hại cho phép ( Toxicity Limit Value ); * - Chưa biết. 2.1.4.3 Các tính chất cơ bản của một số môi chất lạnh mới: a> HFC-134a : (R134a) R134a là môi chất lạnh không chứa chlorine trong thành phần hoá học nên chỉ số ODP = 0, R134a đã được thương mại hoá trên thị trường và dùng để thay thế cho R12 ở nhiệt độ cao và trung bình, đặc biệt là điều hoà không khí trong ô tô, điều hoà không khí nói chung, máy hút ẩm và bơm nhiệt. Ở giải nhiệt độ thấp R134a không có những đặc tính thuận lợi, hiệu quả năng lượng rất thấp nên không thể dùng được, R134a cũng có những tính chất tương tự như R12 : - Không gây cháy nổ, không độc hại, không ảnh hưởng sấu đến cơ thể sống. - Tương đối bền vững về mặt hoá học và nhiệt. - Không ăn mòn các kim loại chế tạo máy, có các tính chất vật lý phù hợp . . . R134a có các tính chất vật lý và nhiệt động sau [4] : Công thức hoá học : CH2F-CF3. Phân tử lượng : M = 102,03 Kg/Kmol. Nhiệt độ sôi ở 1 atm : ts = -26,30C. Nhiệt độ đông đặc 1 atm : tz = -1010C. Nhiệt độ tới hạn ( 1 atm ) : tc = 101,150C Ap suất tới hạn : pc = 40,64 bar Mật độ khối lượng tới hạn : c = 0,508 Kg/dm3 Mật độ lỏng sôi (1atm) : l =1,377 Kg/l Mật độ hơi bảo hoà ( ở 25 0C ) : h =1,207 kg/l Nhiệt dung riêng của lỏng sôi : C = 1,26 kJ/Kg.K Nhiệt ẩn hoá hơi ( 250C, 1 atm ): r = 215,5 kJ/Kg.K Sức căn bề mặt ( 250C, 1 atm ):  = 0,0149 N/m Số mũ đoạn nhiệt (300c, 1atm ) : K = 1,093 Độ nhớt động lực học của lỏng môi chất 250C :  = 20,5.10-5 Pa.s SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 10 Độ nhớt động lực học của hơi bão hoà :  = 1,2. 10-5 Pa.s Hệ số dẫn nhiệt của lỏng sôi môi chất ở 250C : l = 0,0832 W/mK Hệ số dẫn nhiệt của hơi bảo hoà : h = 0,0143 W/mK Độ hoà tan nước trong HFC -134a ( 250C, 1 atm ) : 0,11%. Độ hoà tan HFC-134a trong nước ( 250C, 1 atm ) : 0,15%. Giới hạn cháy trong không khí : không cháy Nhiệt độ tự bốc cháy : tbc =7700C Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = 0 Chỉ số làm nóng địa cầu : GWP = 0,26 ( so với R11 ) Cũng như R12, R134a phù hợp hầu hết các kim loại, phi kim loại và hợp kim chế tạo máy, như kẽm , magie, chì và hợp kim nhôm với thành phần magie lớn hơn 2% khối lượng. Đối với phi kim loại R134a có tính phù hợp cao hơn. Tuy HFC-134a là môi chất không độc nhưng theo sự nghiên cứu của các nhà khoa học hãng DOPONT [4] thì cần chú ý rằng khi trộn HFC-134a với một loại khí hoặc lỏng nào đó gây cháy nổ thì sẽ tạo ra một chất gây cháy vì thế không được trộn lẫn HFC-134a với bất kỳ chất khí hoặc lỏng nào gây cháy nổ. Các loại dầu bôi trơn gốc khoáng, dầu tổng hợp alkylbenzol không hoà tan R134a. Nếu điều kiện yêu cầu R134a phải hoà tan trong dầu thì cần phải chọn các loại dầu polyalkylenglycols PAG, polyglycols PG hoặc plyclesters POE. Khi thay thế môi chất lạnh, dầu bôi trơn cần phải cân nhắc cẩn thận và hỏi các nhà sản xuất về cách ứng dụng cho các trường hợp cụ thể . SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 11 b> R407C (SUVA AC9000): R407c là một hổn hợp gần đồng sôi của các môi chất HFC-32, HFC-125 và HFC-134a; được hảng DOPONTđưa ra thị trường với cái tên thương mại Suva AC9000 hay hãng ICI với tên KLEA407C. R407c được dùng thay thế cho HCFC-22 trong lĩnh vực lạnh công nghiệp, điều hoà không khí, bơm nhiệt và một số ứng dụng khác. Môi chất R134a có các thông số nhiệt vật lý sau : + Thành phần hoá học (theo khối lượng ) : 23% HFC-32; 25% HFC-125; 52% HFC134a. + Phân tử lượng : M = 86,2 Kg/kmol + Nhiệt độ sôi (1atm) : ts= -43,560C + Nhiệt độ tới hạn: tc=86,20C + Ap suất tới hạn: Pc= 4619,1 kPa + Mật độ tới hạn: c= 527,3 Kg/cm3 + Thể tích tới hạn: Vc =0,00190 m3/Kg + Mật độ lỏng bão hoà (1atm): l =1381 Kg/cm3 + Mật độ hơi bão hoà : h = 4,58 Kg/cm3 + Nhiệt ẩn hoá hơi (1atm) : r = 251,6 kJ/kg. + Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = 0 + Chỉ số làm nóng địa cầu : GWP = 0,28 (so R11) R407c có đặc tính vận hành an toàn, có hiệu quả năng lượng và công suất lạnh tương tự HCFC-22. Nó không chỉ dược sử dụng trong thiết bị mới mà cả trong hệ thông đang sử dụng HCFC-22. Theo [2] có sự trượt nhiệt độ trong quá trình ngưng tụ và bay hơi, nhiệt độ trượt khoảng 0 7,4 C. Điều này sẽ có nguy cơ làm tăng khả năng tổn thất môi chất trong hệ thống và trong một số trường hợp cụ thể làm ngưng tụ môi chất lỏng trong bình bay hơi rất nguy hiểm. R407C phù hợp với hầu hết các kim loại, hợp kim và phi kim loại chế tạo máy [4]. Các thành phần chứa trong R407c là các HFCs nên có độc tính thấp nhưng cần chú ý khi gần nguồn có nhiệt độ cao hay ngọn lửa thì R407c có thể bị phân huỷ thành các chất độc hại như HF… Vì thế nên tránh để R407c có thể tiếp xúc với nguồn nhiệt có nhiệt độ cao hay ngọn lửa trần, [4]. Đối với dầu bôi trơn cho máy nén sử dụng R407C thì cả hai nhà sản xuất DOPNT và ICI đều có chung nhận định : Không nên sử dụng dầu khoáng mà nên sử dụng dầu POE để bôi trơn cho máy nén sử dụng R407C như các môi chất HFC khác. Tuy nhiên khi thay thế môi chất R407C, dầu bôi trơn cần phải cân nhắc cẩn thận và hỏi các nhà sản xuất về các ứng dụng cho từng trường hợp cụ thể. SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 12 c> R404a (Sava HP62) : Hãng DOPONT (Mĩ) giới thiệu sản phẩm R404a của hãng có tên thương mại là Sava HP62, đây là một hỗn hợp gần đồng sôi mà trong thành phần hoá học của nó không chứa chlorine nên chỉ số ODP = 0. R404a có các đặc tính tốt nhất trong các môi chất thay thế cho R502, nó có công suất và hiệu suất tương tự như R502 nhưng nhiệt độ cuối tầm nén thấp hơn đến 90C, đảm bảo tuổi thọ máy nén, các chi tiết và dầu bôi trơn cao hơn. Mặt khác R404a có những đặc tính truyền nhiệt tốt hơn R502, do vậy khi có sự giảm hiệu suất nén trong hệ thống thì có thể khắc phục bằng cách cải tiến quá trình truyền nhiệt trong hệ thống. Suva HP62 thường được sử dụng trong những thiết bị mới và trong những hệ thống dùng R502 mà thời gian sử dụng còn lại trên 7 năm. R404a có các thông số nhiệt vật lý sau : + Thành phần hóa học ( theo khối lượng ) : 44% HFC-12; 52% HFC-143a; 4%HFC134a. + Phân tử lượng : M = 97,6,Kg/kmol + Nhiệt độ sôi ở 1atm : ts = -46,50C + Nhiệt độ tới hạn : tc = 72,10C + Ap tới hạn : Pc = 3,732 MPa. + Mật độ tới hạn : c = 484,5 Kg/cm3 + Mật độ chất lỏng ( ở 250C ) : l = 1048 Kg/cm3 + Mật độ hơi bão hoà ( ở -150C ) : h =18,2 Kg/cm3 + Nhiệt dung riêng lỏng (250C): C = 1,53 kJ/KgK + Nhiệt dung riêng hơi ( 250C, 1atm ) : C = 0,87 kJ/KgK + Nhiệt ẩn hoá hơi ( 250C, 1atm ) : r = 202,1 kJ/Kg + Độ nhớt động lực học : của môi chất ở 250C :  = 1,28.10-4 Pa.s : của hơi bảo hoà (1atm) :  = 1,22.10-5 ,Pa.s + Hệ số dẫn nhiệt của lỏng sôi môi chất ở 250C :  = 0,0683 W/mK + Hệ số dẫn nhiệt hơi bảo hoà (1atm) :  = 0,0134 W/mK + Giới hạn cháy trong không khí : không cháy + Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = 0 + Chỉ số làm nóng địa cầu : GWP = 0,94 (so với R11) Sava HP62 có sự trượt nhiệt độ trong quá trình ngưng tụ và bay hơi. Tuy nhiên, nhiệt độ trượt rất nhỏ, không quá 0.70C do đó không đáng kể. Điều này sẽ không có nguy cơ tăng khả năng tổn thất môi chất trong hệ thống. R404a phù hợp hầu hết các kim loại, hợp kim và các phi kim loại chế tạo máy. R404a cũng tương thích với các kim loại, hợp kim sử dụng trong hệ thống R502 nên đây là đặc điểm thuận lợi trong việc thay thế môi chất cho các hệ thống đang sử dụng R502. R404a là môi chất không độc nhưng theo sự nghiên cứu của các nhà khoa học hãng DOPONT thì cần chú ý rằng, khi để Sava HP62 gần nguồn có nhiệt độ cao hay ngọn lửa thì nó có thể bị phân huỷ thành các chất độc hại như HF . . .Vì thế cần tránh để R404a tiếp xúc với nguồn có nhiệt độ cao, tia lửa điện hay ngọn lửa. Ở áp suất khí quyển và nhiệt độ lên đến 800C thì bản thân Sava HP62 không gây cháy. Tuy nhiên môi chất Sava HP62 không được hoà trộn với không khí khi kiểm tra rò rỉ hoặc SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 13 sử dụng, hoặc cho phép sự có mặt của không khí với một lượng lớn ( từ 60% thể tích trở lên ) ở áp suất khí quyển hoặc ở nhiệt độ cao vì nó có thể gây cháy nổ [10]. Các loại dầu bôi trơn gốc khoáng, dầu tổng hợp và dầu alkybenzol không hoà tan Sava PH62. Nếu điều kiện yêu cầu R404a phải hoà tan trong dầu thì cần chọn các loại dầu polyalkylenglycols PAG, polyglycols PG hoặc polyolesters POE. Trong đó dầu bôi trơn POE là thích hợp với R404a nhất vì nó có tính hoà tan tốt cũng như không tác dụng với kim loại chế tạo máy như đồng, nhôm, sắt. Hãng DOPONT đề nghị sử dụng dầu bôi trơn Mobil EAL Aretic 22C cho sản phẩm Sava HP62 của mình. Trên thị trường, môi chất R404a được nhiều hãng sản xuất để sử dụng cho hệ thống lạnh công nghiệp với các tên thương mại khác nhau : Relin HX3 (Hoechst), FX70, . . . 2.2 So sánh đặc tính nhiệt chu trình máy lạnh Ferone cũ và các môi chất lạnh thay thế: 2.2.1 Chu trình máy lạnh một cấp: Ở đây chỉ trình bày kết quả tính toán cho từng trường hợp sau: Nhiệt độ ngưng tụ: tk=350C Nhiệt độ bay hơi : t0=0. –5, -10, -15, -20, -25, -300C Môi chất :R12, R22, R502, R134A, R404A, R407A, R407B, R407C Các thông số cần xác định : hệ số lạnh , hiệu suất exergie E, năng suất lạnh riêng q0, năng suất lạnh riêng thể tích qV, nhiệt ngưng tụ riêng qK, công nén riêng l, nhiệt độ cuối quá trình nén t2, tỷ số nén  = qK/ q0, hệ số cấp . Nhiệt độ quá nhiệt :  tqn=150C Hệ thống có thiết bị hồi nhiệt. 2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị T – S SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 14 3' 2 NT MN 1 HN 3 TL 1' BH 4 lgp a) T 2 3 3' 2 3' 3 1' 4 1' 1 4 S b) 1 h c) ( Chu trình và đồ thị T – S máy lạnh một cấp có hồi nhiệt). MN – máy nén; NT – thiết bị ngưng tụ; HN – thiết bị hồi nhiệt; TL – van tiết lưu; BH – thiết bị bay hơi. 2.2.1.2 Kết quả tính toán : Qua kết quả nghiên cứu đặc tính nhiệt chu trình máy lạnh một cấp có hồi nhiệt các nhà khoa học đã nghiên cứu và rút ra kết luận như sau, qua bảng đánh giá mức độ thích hợp của các môi chất lạnh R134a, R404a, R407a, R407b, R407c, khi thay thế cho các môi chất lạnh Freon cũ như sau(theo TL4) : a>Thay thế cho R12 : Trong bảng đánh giá này sử dụng độ sai lệch tương đối để đánh giá. Cách tính như sau: AR12(%) = Ax − AR12 *100%. AR12 Ax :Thông số nhiệt chu trình của một môi chất lạnh thay thế nào đó. AR12 : Thông số nhiệt chu trình của R12. SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 15 Bảng2.2 Môi chất R134a R404a R407a R407b R407c 2,46,0 Được 5169 Được 15% Tốt 5864% Không tốt 913% Được 0  1.25% Tốt 52  57% Tốt 7,9 Tốt 0,77  0,88 Được 14  20 Cao 2,66,3 Được 5571 Được  30% Không tốt 4455% Không tốt 3840% Không tốt 31  32% Không tốt 58  69% Tốt 9,4 Được 0,77  0,88 Được 13  19 Cao 2,56,0 Được 5268 Được 02,6% Tốt 5362% Không tốt 1315% Được 4  5% Tốt 54  60% Tốt 8,8 Tốt 0,77  0,88 Được 14  21 Cao 2,76,3 Được 5672 Được  40% Không tốt 3746% Không tốt  50% Không tốt 42  45% Không tốt 60  72% Được 9,7 Được 0,76  0,88 Được 11  17 Cao Thông số Hệ số làm lạnh  2,76,5 Được Hiệu suất exergie E 5774 (%) Được Năng suất lạnh q0  25% Chưa tốt Năng suất lạnh riêng 08% thể tích qv Tốt Công nén riêng l 2830% Chưa tốt Nhiệt ngưng tụ riêng 2627% qk Chưa tốt 0 Nhiệt độ nén t2, C 53  60% Tốt Tỷ số nén  ở t0 = - 10,5 Được 300C; tK = 350C Hệ số cấp  0,74  0,87 Được Ap suất bay hơi P0 7,7  12 (bar) Tốt Chú ý: Giá trị % cho trong bảng trên là mức sai lệch so với môi chất R12. Riêng hiệu suất exergie là giá trị thực của nó. Kết luận: Căn cứ vào việc so sánh các đặc tính nhiệt của chu trình của các môi chất lạnh mới và R12 trên bảng 2.2 ta có thể rút ra kết luận : Để thay thế cho R12 trong phạm vi nhiệt độ trung bình và cao có thể sử dụng hai môi chất R134a và R404a, trong đó R134a là thích hợp hơn vì có 2 thông số quan trọng là hệ số lạnh  và năng suất lạnh riêng thể tích qv phù hợp nhất. b>Thay thế cho R22: Trong bảng đánh giá này sử dụng độ sai lệch tương đối để đánh giá và cách tính: a R 22 = Ax − AR 22 .100% . AR 22 Ax -Thông số nhiệt chu trình của một môi chất lạnh thay thế nào đó. AR22 –Thông số nhiệt chu trình của R22. Bảng 2.3 SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 16 Môi chất R134a R404a R407a R407b R407c Thông số Hệ số làm lạnh  2,76,5 2,46,0 2,66,3 2,56,0 2,76,3 Được Được Được Được Được Hiệu suất exergie E 5774 5169 5571 5268 5672 (%) Được Được Được Được Được Năng suất lạnh q0  25%  30%  40% 15% 02,6% Chưa tốt Không tốt Không tốt Tốt Tốt Năng suất lạnh riêng 711% 2632% 48% 2429% 0,54% qv Được Không tốt Tốt Không tốt Tốt Công nén riêng l 810% 2122% 03,5% 1821% 4 7% Được Không tốt Tốt Không tốt Tốt Nhiệt ngưng tụ riêng 611% 25 30% 4  7% 2327% 2 45% qk Được Không tốt Tốt Không tốt Tốt Nhiệt độ cuối tầm nén 53  60% 52  57% 58  69% 54  60% 60  72% t2, (0C) Tốt Tốt Tốt Tốt Được 10,5 7,9 9,4 8,8 9,7 Tỷ số nén  ở 0 0 Được Tốt Được Tốt Được t0 =-30 C’tK=35 C Hệ số cấp  0,74  0,87 0,77  0,88 0,77  0,88 0,77  0,88 0,76  0,88 Được Được Được Được Được Ap suất bay hơi P0 0,5  3 1 6 0,7  5 1 5,6 0,7 4,8 (bar) Được Được Được Được Được Ap suất ngưng tụ Pk 7,7  12 14  20 13  19 14  21 11  17 (bar) Tốt Cao Cao Cao Được Lưu ý: Giá trị % cho trong bảng trên là mức sai lệch so với môi chất R22 riêng hiệu suất exergie là giá trị thực tế của nó. Kết luận: Căn cứ vào việc so sánh các đặc tính nhiệt chu trình của các môi chất lạnh mới và R22 trên bảng 2.3 ta có thể rút ra kết luận : Ở phạm vi nhiệt độ caovà trung bình sử dụng R407A và R407C để thay cho R22 là thích hợp nhất, các chỉ tiêu đánh giá đều đạt yêu cầu và tốt. Ngoài ra có thể sử dụng R134A để thay thế R22 tuy nhiên khi có kích thước máy nén sai khác nhau đáng kể. c>Thay thế cho R502 : Trong bảng đánh giá này sử dụng độ lệch tương đối để đánh giá, cách tính như sau: AR502(5)= Ax − AR 502 *100% . Trong đó : AR 502 Ax : Thông số nhiệt chu trình của một môi chất thay thế nào đó. AR502 : thông số nhiệt chu trình của môi chất R502. Bảng 2.4 SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 17 Môi chất R134a R404a R407a R407b R407c 2,76,5 Được Hiệu suất exergie E (%) 5774 Được Năng suất lạnh riêng q0  40% Được Năng suất lạnh riêng thể 3747% tích qv Không tốt Công nén riêng l 3234% Không tốt Nhiệt ngưng tụ riêng qk  39% Không tốt Nhiệt độ cuối tầm nén t2 5360 (0c) Tốt Tỷ số áp suất  ở t0=- 10,5 Được 300C; tk =350C Hê số cấp  0,740,87 Được Ap suất bay hơi p0 (bar) 0,53 Được 2,46,0 Được 5169 Được 710% Được 2,64,3% Tốt 1416% Được 10% Tốt 5257 Tốt 7,9 Tốt 0,770,88 Được 16 Được 2,66,3 Được 5571 Được 4345% Không tốt 3,112,6 Được  43% Không tốt 4345% Không tốt 5869 Được 9,4 Được 0,770,88 Được 0,75 Được 2,56,0 Được 5268 Được 1214% Được 2,37,4% Tốt 1718% Được  14% Được 5460 Tốt 8,8 Tốt 0,770,88 Được 15,6 Được 2,76,3 Được 5672 Được 5659% Không tốt 8,217% Được 5355% Không tốt 5658% Không tốt 6072 Được 9,7 Được 0,760,88 Được 0,74 Được Ap suất ngưng tụ pk(bar) 1420 Cao 1319 Cao 1421 Cao 1117 Được Thông số Hệ số làm lạnh  7,712 Tốt Lưu ý :Giá trị % cho trong bảng trên là mức sai lệch so với môi chất R50, riêng hiệu suất exergie là giá trị thực của nó. Kết luận : Căn cứ vào việc so sánh các đặc tính nhiệt chu trình của môi chất lạnh mới và R502 nêu trên bảng 2.4 ta có thể rút ra kết luận : Ở phạm vi nhiệt độ cao và trung bình sử dụng R404a và R407b để thay thề cho R502 là thích hợp nhất, các chỉ tiêu đánh giá đều đạt và tốt. 2.2.2 Chu trình máy lạnh nén hơi hai cấp : 2.2.2.1. Sơ đồ nguyên lý và đồ thị lgp-i : Sơ đồ nguyên lí và đồ thị lgp-i được trình bày như sau 5’ 5 TL1 4 NT NCA 17 3 =8 BTG 2 9 SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 6 99N2 Trang: 18 NHA TL2 1 lgP 4 T 6 5 5’ 6 5 5’ 2 Tk, pk 10 To,P0 Ttg,ptg 9 3=8 1’ 10 2 3=8 7 1 To,p0 ’ a) 4 ’ Ttg,ptg 9 Tk, pk 1’ 1 ’ S Ỉ b) I Đồ thị T-S Đồ thị lgp-i Trên sơ đồ: BH : Thiết bị bay hơi; NHA : Máy nén hạ áp; BTG : Bình trung gian; NCA : Máy nén cao áp; NT : Thiết bị ngưng tụ; TL1 : Van tiết lưu 1; Tl2 : Van tiết lưu 2. Ở đây chỉ trình kết quả tính toán cho trường hợp sau: -Chu trìng máy lạnh 2 cấp có bình trung gian ống xoắn ruột gà -Nhiệt độ bay hơi t0 = -45, -40, -35, -30, -250C -Nhiệt độ ngưng tụ tk = 350C -Độ quá nhiệt : tqn = 150C -Các môi chất lạnh : R22, R50, R404, R407A và R407B -Các thông số xác định : , q0, qv, l, qk, nhiệt độ cuối tầm nén cấp hai (t4). 2.2.2.2 Kết quả tính toán: Căn cứ vào kết quả nghiên các đặc tính nhiệt chu trình của hệ thống lạnh 2 cấp các nhà khoa học đã nghiên cứu và rút ra được các bảng đánh giá sau đây (theo TL4) : a>Thay thế cho R22 : Bảng2.5 Môi chất R404A R407A R407B Thông số Hệ số lạnh  Năng suất lạnh riêng q0 SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 1,71  2,63 Được 32  37% 1,88  2,97 Được 1013% 1,37  2.84 Được 30  35% Trang: 19 Không tốt Năng suất lạnh riêng thể 4  4,8% tích qv Tốt Công nén riêng l 9  21% Không tốt Công suất nhiệt riêng qk 2733% Không tốt Nhiệt độ cuối quá trình 38,3  39,40C nén t4,0C Tốt Được 1320% Không tốt 0,23  7,2% Tốt 4,3  7,7% Tốt 43,1  46,70C Tốt Không tốt 9  16% Không tốt 13 18% Không tốt 26  29,5% Không tốt 39,8  41,50C Tốt Lưu ý: Các đại lượng % là sai lệch tương đối so với R22 Kết luận: Qua bảng 2.5 ta có thể rút ra kết luận sau: Có thể sử dụng R407A để thay thế R22 trong phạm vi nhiệt độ thấ, tuy nhiên đây chưa phải là phương pháp tối ưu vì sai lệch tương tối cao đặc biệt là năng suất lạnh riêng thể tích qv .Trong điều kiện cùng kích thước máy nén thì sử dụng R404A là thích hợp nhất. SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2 Trang: 20