MÁY LẠNH HẤP PHỤ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
ABSORPTIVE RERIGERATOR USING SOLAR ENERGY

HOÀNG DƯƠNG HÙNG
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
TRẦN NGỌC LÂN
Sở Khoa học Công nghệ Quảng Trị TÓM TẮT
Máy lạnh hấp phụ rắn đã được ứng dụng cho nhiều mục đích làm lạnh khác nhau trong thực
tế. Máy lạnh hấp phụ sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT) đã và đang được nghiên cứu tại
nhiều nước trên thế giới. Việc nghiên cứu thiết kế thực nghiệm một kiểu máy lạnh hấp phụ
NLMT trong điều kiện khí hậu Việt Nam đóng vai trò rất quan trọng trong vấn đề tiết kiệm
năng lượng và bảo vệ môi trường. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế và chế
tạo thực nghiệm mẫu máy lạnh hấp phụ sử dụng NLMT với cặp môi chất là than hoạt tính và
methanol.
ABSTRACT
Solid absorption systems have been applied for cooling purposes. Absorption icemakers using
solar energy have been investigated many countries in the world. The design and
experimental research on a solar absorptive icemaker in Viet Nam climate conditions play an
important role in saving energy and protecting environment. This article presents the study,
design, and experimental manufacturing of solar absorptive refrigerator. The machine uses
activated carbon (AC)-methanol as working pair. 1. Đặt vấn đề
Tìm kiếm nguồn năng lượng tái tạo để bổ sung vào nguồn năng lượng truyền thống đang
được các nhà khoa học thực sự quan tâm.Trong tiến trình công nghiệp hoá, máy lạnh dùng
máy nén hơi đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật làm lạnh và điều hoà không khí. Tuy
nhiên, vấn đề môi trường ô nhiểm do chất làm lạnh CFC và phát thải khí nhà kính CO

(methanol), áp suất môi chất trong
hệ thống giảm xuống, khi áp suất
đạt đến áp suất bay hơi thì mở van
tiết lưu. Môi chất lạnh sẽ được tiết
lưu vào thiết bị bay hơi, thu nhiệt
sản phẩm và bay hơi, hơi môi chất
được than hoạt tinh hấp phụ hết.
Trong giai đoạn này cần phải chú
ý để thiết bị hấp thụ được giải
nhiệt dễ dàng vì hấp phụ là quá
trình sinh nhiệt
2.2. Mô tả các quá trình
làm việc
Quá trình làm việc của hệ
thống có thể trình bày trên đồ thị
hình 2.

1
2
4
3
P
T
Ta1
Tg1
Ta2
Po
Pk
Tg2


ngng
tô
Bøc x¹

mÆt trêi

Bé hÊp phô
thuthô

Van chÆn
Van tiÕt lu
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp phụ sử dụng
năng lượng mặt trời

4-1 Quỏ trỡnh bay hi ca mụi cht lnh trong thit b bay hi, hi mụi cht c than hot
tớnh hp ph ht nờn ỏp sut h thng hu nh khụng i P
o
, nhit hi mụi cht trc lỳc b
hp ph gim dn n nhit T
a2
.

3. Thit k h thng mỏy lnh hp ph sn xut nc ỏ cụng sut 2kg/ngy
thit k h thng mỏy lnh sn xut nc ỏ cụng sut 2kg/ngy thỡ ta tớnh toỏn
thit k cỏc thit b chớnh ca h thng:
Tớnh nhit thit b bay hi: l tớnh toỏn cụng sut lnh cn thit cung cp cho dn bay hi v
lng mụi cht cn thit phi np vo h thng.

lm vic ca h thng:
Q = Q
0
. , [J]
T ú ta cú th suy ra lng
Methanol cn cung cp l:

,
'
r
Q
M
mc

[kg] ; r - nhit n
hoỏ hi ca Methanol, [J/kg]
Tớnh toỏn vi cụng sut 2kg nc ỏ/ngy ta tớnh dc kớch thc thit b bay hi nh
hỡnh 3.
Tớnh toỏn thit b ngng t
Nhit ngng t ph thuc vo nhit mụi trng lm mỏt ca thit b ngng t.
Mc ớch ca h thng l khụng phi tn thờm ngun nng lng ngoi nờn chn thit b bay
hi l dn ngng gii nhit bng giú t nhiờn. Do ú hiu nhit ngng t (t
k
gia mụi cht
lnh ngng t v khụng khớ chn (t
K
= t
k
- t
mt



k - hệ số truyền nhiệt, chọn
k = 30 W/m
2
K
F - diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
của dàn ngưng, [m
2
]
Tính toán với công suất 2kg
nước đá/ngày ta tính dược kích thước
thiết bị ngưng tụ như hình 4.
Tính toán thiết bị hấp phụ
Theo lí thuyết của Eucken và
Poljani người ta có thể tính được
đẳng nhiệt hấp phụ của hơi ở nhiệt
độ T
2
nếu đã biết đẳng nhiệt hấp phụ
của một thành phần hơi bất kỳ ở
nhiệt độ T
1
. Đường đẳng nhiệt hấp
phụ được biểu thị trên đồ thị p-a.
Tính tung độ a:

2
1
12

T
pp
S
aS



trong đó, p
1
, p
2
- hoành độ của các điểm có áp suất của cấu tử chuẩn và cấu tử cần tính,
[mmHg]
p
S-1
- áp suất hơi bão hoà của cấu tử benzen ở nhiệt độ T
1
, [mmHg]
ta có p
S-1
= 75mmHg
p
S-2
- áp suất hơi bão hoà của cấu tử cần tính ở nhiệt độ T
2
, [mmHg]
lgp = a
0
+ a
1

và từ đường hấp phụ đẳng nhiệt này ta cũng tính được lượng than hoạt tính bằng cách tính áp
suất bay hơi của Methanol rồi căn cứ vào đồ thị đường hấp phụ để có được hoạt độ tĩnh a của
Methanol.
Và lượng than cần thiết để hấp phụ hết môi chất Methanol là:

a
M
M
MC
than

, [kg]
700
690
50
C¸nh t¶n nhiÖt
èng gãp
èng ngung m«i chÊt
Hình 4. Thiết bị ngưng tụ đối lưu tự nhiên
Vi cụng sut thit b l 2kg nc ỏ trong mt ngy, ta tớnh toỏn thit k c thit b
hp th nh hỡnh 5.

900
76
27
25
50
ống đục lỗ
Than hoạt tính
Bề mặt hấp thụ

o
C v cú th sn xut c nc ỏ (hỡnh 7.
Hỡnh 7. Kt qu thc nghim, sn phm ỏ trong dn bay hi.

Hỡnh 6. H thng sn xut nc ỏ 2kg/ngy
4. Kết luận
Bằng những cơ sở lý thuyết hấp phụ, lý thuyết NLMT, chúng tôi đã thiết kế chế tạo
mẫu máy lạnh phù hợp với điều kiện Việt Nam: Giá thành thấp, các nguyên vật liệu dễ kiếm
(than sọ dừa, methanol), dễ chế tạo hàng loạt.
Từ kết quả nghiên cứu trên, chúng ta hoàn toàn có thể ứng dụng năng lượng mặt trời
để làm lạnh với nhiều mục đích khác nhau. Thiết bị có thể chế tạo và sử dụng rộng rãi ở điều
kiện Việt Nam. TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lê Chí Hiệp, Máy lạnh hấp thụ trong kỹ thuật điều hoà không khí, Nhà xuất bản Đại
học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2004.