NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH TRUYỀN NHIỆT CỦA THIẾT BỊ BAY HƠI KÊNH MICRO TRONG MÁY ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ CỠ NHỎ DÙNG MÔI CHẤT LẠNH CO2
Kỹ Thuật Cơ Khí
Luận án "Nghiên cứu các đặc tính truyền nhiệt của thiết bị bay hơi kênh micro trong máy điều hoà không khí cỡ nhỏ sử dụng môi chất lạnh CO2" đã được thực hiện thông qua phương pháp lý thuyết, mô phỏng số, thực nghiệm và phân tích dữ liệu. Hệ thống được vận hành ở chế độ trên tới hạn (31°C và 73,8 bar) trong điều kiện nhiệt độ môi trường từ 28 – 32°C.
Nghiên cứu đã tổng quan 104 tài liệu liên quan, xác định các thách thức hiện có và đề ra mục tiêu nghiên cứu. Một thiết bị bay hơi kênh micro với năng suất lạnh 2,6kW ở nhiệt độ bay hơi 10°C, độ quá nhiệt 5°C và lưu lượng môi chất CO2 30g/s đã được tính toán thiết kế và kiểm tra. Hệ số tỏa nhiệt phía không khí đạt 112,4 W/m²K, trong khi hệ số tỏa nhiệt CO2 hai pha giảm từ 6,5 xuống 2,8 kW/m²K khi độ khô tăng từ 0,61 đến 1, cho thấy sự tương đồng với các nghiên cứu khác.
Giải pháp mô phỏng số toàn bộ thiết bị bay hơi kênh micro đã được phát triển. Kết quả mô phỏng về trường nhiệt độ, áp suất, và độ khô tại ba giá trị nhiệt độ bay hơi (5, 10, 15°C) phù hợp với lý thuyết truyền nhiệt bay hơi dòng hai pha và thực nghiệm, với sai số tối đa 10,8%. Mật độ dòng nhiệt đạt cực đại 1540W/m² tại áp suất bay hơi 45bar.
Nghiên cứu thực nghiệm trên hệ thống điều hòa không khí CO2 đã kiểm chứng các kết quả tính toán và mô phỏng, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của các thông số nhiệt động. Việc lắp đặt thiết bị làm mát phụ giúp giảm nhiệt độ môi chất trước van tiết lưu 1,4°C, tăng năng suất lạnh 50% và COP 39%. Với chu trình có hồi nhiệt, COP tăng 103% (đạt 3,7) và năng suất lạnh tăng 100% (đạt 3,6kW) so với chu trình cơ bản. Lưu lượng môi chất CO2 tối ưu là 111kg/h cho COP (3,15) và năng suất lạnh (3,12kW) tốt nhất. Tăng vận tốc không khí làm tăng độ quá nhiệt nhưng giảm độ chênh nhiệt độ không khí. Hệ thống thực nghiệm CO2 vận hành ở áp suất đầu đẩy thấp hơn (74-90 bar) so với các nghiên cứu liên quan, giúp tăng năng suất lạnh, giảm công nén và an toàn hơn.
Điểm mới của đề tài bao gồm việc đưa ra cách tiếp cận mô phỏng số hoàn chỉnh cho thiết bị bay hơi kênh micro trong hệ thống điều hòa không khí CO2, với kết quả mô phỏng phù hợp thực nghiệm (sai số < 10%). Đề tài cũng xác định giá trị hệ số tỏa nhiệt đối lưu dòng 2 pha CO2 trong TBBH kênh micro hình chữ nhật ở máy điều hòa không khí cỡ nhỏ và là nghiên cứu mới trong điều kiện khí hậu Việt Nam.