Mô phỏng hệ thống làm lạnh hấp phụ sử dụng năng lượng tái tạo

Bài viết giới thiệu mô hình một hệ thống làm lạnh thay thế có thể vận hành được bởi nguồn nhiệt thải công nghiệp hoặc các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời. Dựa trên việc mô phỏng nhiệt động lực học một hệ thống làm lạnh hấp phụ sử dụng cặp công chất silica gel/nước nghiên cứu đã chỉ ra sự phụ thuộc của hiệu suất công tác vào nhiệt độ của nguồn nhiệt cấp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng hệ thống làm lạnh hấp phụ sử dụng năng lượng tái tạo TNU Journal of Science and Technology 226(07): 3 - 10 SIMULATION MODEL OF ADSORPTION REFRIGERATION SYSTEM USING RENEWABLE ENERGY Tham Boi Chau, Duong Xuan Quang* Vietnam Maritime University ARTICLE INFO ABSTRACT Received: 06/01/2021 The paper introduces an alternative refrigeration system using the silica-gel/water pair driven by industrial waste heat or renewable Revised: 12/3/2021 energy sources such as solar energy. Based on a thermodynamic Published: 04/5/2021 simulation of an adsorption cooling system, the relation of the system efficiency and the temperature of the heat sources was conducted. The KEYWORDS results showed that the temperature of supply heat source for the system should be stable at around 80 ℃, and the cold heat source Air conditioning should be about 30 ℃. With a given operating condition, the chilled Adsorption cooling water outlet temperature was about 10 ℃, the specific cooling Renewable energy capacity (SCP) was about 268.2 W/kg silica gel, and the coefficient of performance (COP) was about 0.45. Simulation COP MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÀM LẠNH HẤP PHỤ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Thẩm Bội Châu, Dương Xuân Quang* Trường Đại học Hàng hải Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Ngày nhận bài: 06/01/2021 Bài báo giới thiệu mô hình một hệ thống làm lạnh thay thế có thể vận hành được bởi nguồn nhiệt thải công nghiệp hoặc các nguồn năng Ngày hoàn thiện: 12/3/2021 lượng tái tạo như năng lượng mặt trời. Dựa trên việc mô phỏng nhiệt Ngày đăng: 04/5/2021 động lực học một hệ thống làm lạnh hấp phụ sử dụng cặp công chất silica gel/nước nghiên cứu đã chỉ ra sự phụ thuộc của hiệu suất công TỪ KHÓA tác vào nhiệt độ của nguồn nhiệt cấp. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nguồn nhiệt cung cấp cho hệ thống hoạt động cần được đảm Điều hòa không khí bảo ổn định ở nhiệt độ khoảng 80 ℃, nhiệt độ nguồn lạnh khoảng 30 Làm lạnh hấp phụ ℃. Ở điều kiện hoạt động như vậy, nhiệt độ trung bình của nước lạnh Năng lượng tái tạo tạo ra đạt khoảng 10 ℃, công suất làm lạnh đơn vị (SCP) đạt khoảng 268,2 W/kg silica gel, và hệ số làm lạnh (COP) đạt khoảng 0,45. Mô phỏng COP DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.3886 * Corresponding author. Email: duongxuanquang@vimaru.edu.vn http://jst.tnu.edu.vn 3 Email: jst@tnu.edu.vn TNU Journal of Science and Technology 226(07): 3 - 10 1. Giới thiệu Năng lượng và môi trường là những yếu tố liên quan đến nhau xuyên suốt mọi hoạt động của chúng ta trên trái đất. Vấn đề này đang là chủ đề quan trọng và phổ biến trong lĩnh vực nghiên cứu năng lượng ngày nay. Theo thống kê, tổng mức tiêu thụ năng lượng trên thế giới dự kiến sẽ tăng 71% từ năm 2003 đến năm 2030. Ở Việt Nam, tốc độ tăng trưởng tiêu thụ điện hơn 12% mỗi năm, vì thế vào năm 2025, tổng công suất tiêu thụ điện ở nước ta sẽ phải tăng 1,5 lần công suất hiện tại. Lượng năng lượng tiêu thụ cho làm lạnh chiếm 30% tổng lượng điện tiêu thụ trên thế giới và 32% ở Việt Nam [1]. Máy lạnh và điều hòa không khí đóng vai trò quan trọng trong xã hội công nghiệp hiện đại, chúng mang lại sự thoải mái cho cuộc sống con người. Tuy nhiên, các hệ thống này lại được cho là nguyên nhân của việc phát thải các loại khí nhà kính, cũng như tham gia vào việc làm giảm tầng ozone trực tiếp hoặc gián tiếp. Công nghệ làm lạnh hấp phụ khí - rắn (solid adsorption) là sự thay thế an toàn cho máy lạnh nén hơi hiện nay. Công nghệ này không sử dụng các chất khí gây hiệu ứng nhà kính và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo nhiệt độ thấp như nhiệt thải của các hệ thống công nghiệp hoặc năng lượng mặt trời [2]. Ưu thế và sự phát triển của chu trình hấp phụ được nghiên cứu rộng rãi bởi Meunier [3], Saha và Kashiwagi [4]. Nhiều cặp chất hấp phụ đã được sử dụng trong các hệ thống làm lạnh/bơm nhiệt hấp phụ [5]–[10]. Tuy nhiên, rất ít cặp công chất có thể được sử dụng phù hợp nguồn nhiệt thải chất lượng thấp, đặc biệt là các nguồn nhiệt thải có nhiệt độ thấp hơn 100 C. Trong [11], [12], các tác giả đã trình bày kết quả nghiên cứu về chu trình hấp phụ sử dụng cặp vật liệu silica gel/nước với nhiệt độ nguồn nhiệt cấp 80 C và nguồn nhiệt thải 30 C. Để có thể sử dụng các nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp hơn (khoảng 50 C), các hệ thống làm lạnh hấp phụ 2 cấp và 3 cấp đã được phát triển và giới thiệu trong [4], [13], [14]. Tuy nhiên, các hệ thống này có hiệu suất tương đối thấp, đây chính là lý do mà các hệ thống này hiện chưa được thương mại hóa và ứng dụng trong thực tế. Nhằm khắc phục những hạn chế nêu trên, Pons và Poyelle [15] đã phát triển một chu trình hoàn khối (mass recovery) cho máy lạnh hấp phụ hai bầu. Những nghiên cứu sau đó cho thấy rằng máy lạnh hấp phụ làm việc với chu trình hoàn khối đã cải thiện đáng kể hiệu quả làm lạnh, nhất là khi nguồn nhiệt cấp có nhiệt độ tương đối thấp [16], [17]. Bài báo này tập trung vào việc mô phỏng và nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nguồn nhiệt cấp đến hiệu suất của hệ thống lạnh hấp phụ sử dụng năng lượng mặt trời trong điều kiện khí hậu ở Việt Nam. 2. Phân tích nhiệt động lực học hệ thống 2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm lạnh hấp thụ Sơ đồ nguyê ...