Luận án Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong dàn bay hơi và dàn ngưng tụ vi ống của bơm nhiệt.

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRONG DÀN BAY HƠI VÀ DÀN NGƯNG TỤ VI ỐNG CỦA BƠM NHIỆT

Ngành:

Kỹ thuật nhiệt (Mã số: 9520115)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong dàn bay hơi và dàn ngưng tụ vi ống của bơm nhiệt" của Hoàng Anh Tuấn tập trung giải quyết các vấn đề cấp thiết trong công nghệ bơm nhiệt, bao gồm nâng cao hiệu suất, giảm lượng vật liệu và môi chất lạnh, thông qua việc ứng dụng công nghệ vi ống. Vi ống, với đường kính nhỏ hơn 2mm, mang lại nhiều lợi ích như khả năng chịu chênh lệch áp suất cao, giảm đáng kể lượng môi chất lạnh và tăng hiệu quả trao đổi nhiệt.

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm tăng độ chính xác trong tính toán, thiết kế và mô phỏng các dàn trao đổi nhiệt vi ống dùng trong bơm nhiệt. Luận án đã xác định hai quá trình trọng tâm cần nghiên cứu chuyên sâu là quá trình sôi của hơi bão hòa ẩm và quá trình ngưng tụ của hơi bão hòa khô, do còn nhiều vấn đề chưa được giải quyết thấu đáo trong các công trình nghiên cứu trước đây.

Về mặt lý thuyết, luận án đã xây dựng mô hình toán và phương pháp giải cho quá trình sôi và ngưng tụ của dòng môi chất trong vi ống, dựa trên chế độ lưu động hình xuyến phổ biến. Các mô hình này tính đến các yếu tố đặc trưng như lớp biên lỏng hình xuyến không phẳng, hiện tượng trượt và ứng suất trượt giữa lõi hơi và lớp biên lỏng. Từ đó, có thể xác định chiều dày lớp lỏng và hệ số trao đổi nhiệt đối lưu.

Về mặt thực nghiệm, luận án đã thiết lập một hệ thống bơm nhiệt hoàn chỉnh để nghiên cứu quá trình sôi và ngưng tụ của môi chất lạnh R134a trong dàn vi ống. Dàn thử nghiệm bao gồm 16 ống đồng song song với đường kính trong/ngoài 1,27/2,00 mm và chiều dài vùng làm việc 700 mm. Hệ thống này cho phép đo trực tiếp trạng thái môi chất, lưu lượng và nhiệt độ bề mặt vách để xác định dòng nhiệt và hệ số trao đổi nhiệt đối lưu.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, công nghệ vi ống đạt được hệ số trao đổi nhiệt đối lưu và mật độ dòng nhiệt rất cao cho cả quá trình sôi và ngưng tụ, khẳng định tính phù hợp của công nghệ này. Mô hình mô phỏng đã xây dựng có độ tin cậy cao, với sai lệch tương đối của hệ số trao đổi nhiệt trung bình so với thực nghiệm nằm trong khoảng từ -20,5% đến +5,0% cho quá trình sôi và từ -19,0% đến +4,0% cho quá trình ngưng tụ. Luận án cũng đã khảo sát sự thay đổi của hệ số trao đổi nhiệt đối lưu theo áp suất và tốc độ khối, đồng thời đề xuất các hàm hồi quy tiện dụng. Những đóng góp chính của luận án bao gồm việc làm rõ cơ chế truyền nhiệt trong vi ống và cung cấp các công thức hồi quy, tạo cơ sở cho việc thiết kế và tối ưu hóa các thiết bị trao đổi nhiệt vi ống trong bơm nhiệt.