Nghiên cứu xác định tính chất nhiệt động và khả năng ứng dụng của một số HFO trong lĩnh vực điều hòa không khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
PHAN THỊ THU HƯỜNG 
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG 
VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ HFO 
 TRONG LĨNH VỰC ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT 
Hà Nội – 2021 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
PHAN THỊ THU HƯỜNG 
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG 
VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ HFO 
 TRONG LĨNH VỰC ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 
Ngành: Kỹ thuật Nhiệt 
Mã số: 9520115 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
PGS.TS. LẠI NGỌC ANH 
Hà Nội – 2021 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan luận án này là kết quả nghiên cứu của tôi. 
Những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được các tác 
giả khác công bố. 
Luận án này có sử dụng một số thông tin, công cụ do người hướng dẫn cung cấp. Nội 
dung luận án có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tạp 
chí và các trang web theo danh mục tài liệu tham khảo của luận án. 
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định. 
Người hướng dẫn 
Hà Nội, ngày .tháng.. năm 2021 
Tác giả luận án 
PGS.TS. Lại Ngọc Anh Phan Thị Thu Hường 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả những người đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi 
hoàn thành luận án này. 
Trước hết, tôi rất biết ơn người hướng dẫn của tôi là PGS.TS. Lại Ngọc Anh, người 
đã định hướng, cung cấp thông tin, cách tiếp cận các kiến thức chuyên môn, khuyến 
khích, động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và viết bản luận án này. 
Tôi cũng xin cảm ơn các thành viên trong đơn vị của tôi - Trường Đại học Sư phạm 
Kỹ thuật Nam Định - ở các khoa Điện – Điện tử, Cơ khí đã tư vấn, hỗ trợ phần kiến thức 
chuyên ngành, đưa ra các đề xuất có giá trị trong quá trình nghiên cứu thử nghiệm trong 
luận án của tôi. 
Tôi cảm ơn sự hỗ trợ từ các nguồn tài chính của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật 
Nam Định, từ đề án 911 của Chính phủ, Quỹ phát triển Khoa học và Công nghệ quốc 
gia và các quỹ tài chính khác. 
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo từ Viện Khoa học & Công nghệ 
Nhiệt - Lạnh đã hỗ trợ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu tại trường Đại học Bách khoa 
Hà Nội. 
Cuối cùng, tôi xin dành kết quả của luận án này cho gia đình của tôi, những người 
thân thiết đã luôn bên cạnh tôi, động viên, khích lệ, giúp đỡ để tôi có thể hoàn thành 
được bản luận án. 
Hà Nội, ngày. tháng. năm 2021
 Tác giả luận án 
Phan Thị Thu Hường 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................... vii 
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... x 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................... xii 
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 1 
2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................................... 3 
3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 3 
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 4 
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu ......................................... 5 
6. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 6 
7. Các kết quả mới của luận án ............................................................................... 7 
8. Cấu trúc của luận án ........................................................................................... 9 
Chương 1 – TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG MÔI CHẤT LẠNH 
THAY THẾ ................................................................................................................... 12 
1.1 Các thế hệ môi chất lạnh ................................................................................. 12 
1.2 Cơ sở pháp lý và sự cần thiết phải nghiên cứu MCL thế hệ mới ................... 15 
1.3 Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm xác định tính chất nhiệt động cơ bản của 
môi chất ..................................................................................................................... 20 
1.3.1 Phương pháp dự đoán .............................................................................. 20 
1.3.2 Phương pháp thực nghiệm ....................................................................... 22 
1.4 Nghiên cứu lý thuyết xác định số liệu nhiệt động tổng hợp của môi chất ..... 24 
1.5 Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chu trình và hệ thống thiết bị chuyển hoá 
năng lượng ................................................................................................................. 27 
1.5.1 Nghiên cứu lý thuyết ............................................................................... 27 
1.5.2 Nghiên cứu thực nghiệm chu trình lạnh, bơm nhiệt ................................ 28 
1.6 Phân tích, đánh giá, lựa chọn MCL tiềm năng ............................................... 31 
1.7 Kết luận chương 1 ........................................................................................... 36 
Chương 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................ 38 
2.1 Cơ sở lý thuyết mô hình tương tác phân tử .................................................... 38 
iv 
2.1.1 Cơ sở lý thuyết lực tương tác phân tử ..................................................... 38 
2.1.2 Năng lượng tự do Helmholtz ................................................................... 41 
2.1.3 Mô hình toán xác định lực tương tác phân tử ......................................... 42 
2.2 Cơ sở lý thuyết xác định số liệu nhiệt động dựa trên mô hình năng lượng tương 
tác phân tử ................................................................................................................. 46 
2.2.1 Cơ sở lý thuyết xác định các thông số nhiệt động ................................... 46 
2.2.2 Cơ sở lý thuyết xác định các đại lượng đặc trưng trong mô hình tương tác 
phân tử .................................................................................................................. 48 
2.3 Cơ sở lý thuyết lựa chọn nghiên cứu môi chất lạnh tiềm năng ...................... 55 
2.3.1 Văn bản pháp quy .................................................................................... 55 
2.3.2 Sàng lọc và lựa chọn môi chất lạnh tiềm năng ........................................ 55 
2.3.3 Xác định tính chất nhiệt động ................................................................. 57 
2.3.4. Đánh giá tiềm năng thay thế ................................................................... 58 
2.4 Kết luận chương 2 ........................................................................................... 61 
Chương 3 – NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH SỐ LIỆU NHIỆT ĐỘNG CỦA MÔI CHẤT 
R1234ze(Z) VÀ R1243zf .............................................................................................. 62 
3.1 Số liệu nhiệt động của môi chất R1234ze(Z) ................................................. 63 
3.1.1 Số liệu nhiệt động cơ bản của R1234ze(Z) ............................................. 63 
3.1.2 Xác định đại lượng đặc trưng trong mô hình tương tác phân tử của 
R1234ze(Z) ........................................................................................................... 66 
3.1.3 Đánh giá độ chính xác, tin cậy số liệu nhiệt động của R1234ze(Z) ........ 67 
3.1.4 Thông số nhiệt động của R1234ze(Z) trên đường bão hòa ..................... 72 
3.1.5 Thông số nhiệt động của R1234ze(Z) trong vùng 1 pha ......................... 74 
3.1.6 Đồ thị lgp-h của R1234ze(Z)................................................................... 75 
3.2 Số liệu nhiệt động của môi chất R1243zf ....................................................... 76 
3.2.1 Số liệu nhiệt động cơ bản của R1243zf ................................................... 76 
3.2.2 Xác định đại lượng đặc trưng trong mô hình tương tác phân tử của R1243zf
 .............................................................................................................................. 78 
3.2.3 Đánh giá độ chính xác, tin cậy bộ số liệu nhiệt động của R1243zf ........ 79 
3.2.4 Thông số nhiệt động của R1243zf trên đường bão hòa .......................... 82 
3.2.5 Thông số nhiệt động của R1243zf trong vùng 1 pha .............................. 83 
v 
3.2.6 Đồ thị lgp-h của môi chất R1243zf ......................................................... 85 
3.3 Kết luận chương 3 ........................................................................................... 85 
Chương 4 – NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT CHU TRÌNH LẠNH SỬ DỤNG MÔI 
CHẤT LẠNH TIỀM NĂNG ......................................................................................... 87 
4.1 Sơ đồ nguyên lý .............................................................................................. 87 
4.2 Phạm vi nghiên cứu lý thuyết chu trình lạnh .................................................. 88 
4.2.1 Các chế độ nghiên cứu ............................................................................ 88 
4.2.2 Lựa chọn môi chất ................................................................................... 89 
4.3 Cơ sở tính toán ................................................................................................ 90 
4.4 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới chu trình .............................................. 92 
4.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi ............................................................. 92 
4.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ ........................................................... 97 
4.4.3 Ảnh hưởng của hiệu suất nén không thuận nghịch của máy nén ............ 99 
4.5 Đánh giá tiềm năng thay thế của các môi chất nghiên cứu .......................... 100 
4.5.1 Môi chất thay thế cho R22 .................................................................... 100 
4.5.2 Môi chất thay thế cho R134a ................................................................. 103 
4.6 Kết luận chương 4 ......................................................................................... 106 
Chương 5 – NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CHU TRÌNH LẠNH SỬ DỤNG MÔI 
CHẤT R1234ze(E) ...................................................................................................... 108 
5.1 Thiết bị thí nghiệm ........................................................................................ 109 
5.2 Thiết bị đo, thu thập dữ liệu và điều khiển ................................................... 112 
5.2.1 Thiết bị thu thập số liệu và kết nối máy tính ......................................... 113 
5.2.2 Hiệu chuẩn cảm biến nhiệt độ, áp suất .................................................. 113 
5.2.3 Kết nối đồng bộ các thiết bị đo và hiển thị dữ liệu trên máy tính ......... 119 
5.3 Cơ sở tính toán .............................................................................................. 119 
5.4 Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm chu trình lạnh và các bước tiến hành ...... 120 
5.4.1 Chế độ nghiên cứu ................................................................................. 120 
5.4.2 Môi chất nghiên cứu .............................................................................. 121 
5.4.3 Các bước tiến hành thực nghiệm ........................................................... 122 
5.5 Nghiên cứu thực nghiệm xác định COP của chu trình lạnh sử dụng R1234ze(E) 
và chu trình dùng R134a ......................................................................................... 122 
vi 
5.6 Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chu trình lạnh sử dụng môi chất 
R1234ze(E).............................................................................................................. 123 
5.6.1 Nghiên cứu lý thuyết chu trình theo nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ bay hơi 
thực nghiệm và hiệu suất nén không thuận nghịch lý tưởng bằng 100 % .......... 124 
5.6.2 Nghiên cứu lý thuyết chu trình theo nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ bay hơi và 
hiệu suất nén không thuận nghịch thu được từ thực nghiệm .............................. 124 
5.6.3 Chu trình tính theo thực nghiệm ............................................................ 125 
5.6.4 So sánh đánh giá hiệu quả biến đổi năng lượng của chu trình lý thuyết và 
thực nghiệm ........................................................................................................ 125 
5.7 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nước lạnh đến COP của chu trình sử dụng 
môi chất R1234ze(E) và R134a .............................................................................. 127 
5.8 Kết luận chương 5 ......................................................................................... 128 
CHƯƠNG 6 – KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ........................................................... 131 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 137 
Kết luận ............................................................................................................... 137 
Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo ........................................................... 140 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 142 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .................. 148 
PHỤ LỤC ............................................................................................................... PL1 
vii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
Ký hiệu viết tắt 
AAD Độ sai lệch trung bình tuyệt đối (absolute average deviation) 
COP Hiệu quả biến đổi năng lượng của chu trình, thiết bị hoạt động theo chu trình 
ngược chiều, còn được gọi là chỉ số hiệu quả (Coefficient Of Performance) 
ECS Phương trình trạng thái dựa trên mô hình đồng dạng mở rộng (Extended 
Corresponding State) 
F Năng lượng Helmholtz 
F0 Năng lượng Helmholtz cho phần khí lý tưởng 
Fr Năng lượng Helmholtz cho phần thực 
FA Năng lượng do lực hấp dẫn (Attractive dispersion force contribution) 
FH Năng lượng do tương tác rắn (Hard-body contribution) 
FQ Năng lượng do tương tác đa cực (Quadrupolar contribution) 
GWP Tiềm năng làm nóng trái đất (Global warming potential) 
MBEOS Phương trình trạng thái dựa trên lý thuyết tương tác phân tử (Molecule 
Based Equation of S ... 0,0012 156,00 0,53 152,00 1,06 1,69 356 
75 0,0012 165,00 0,56 160,00 1,07 1,74 333 
80 0,0012 174,00 0,58 169,00 1,09 1,81 309 
85 0,0013 183,00 0,61 178,00 1,10 1,89 284 
90 0,0013 193,00 0,63 188,00 1,11 1,99 257 
 PL45 
Nhiệt 
độ 
Thể tích 
riêng 
Entanpy 
riêng 
Entropy 
riêng 
Nội năng 
riêng 
Nhiệt 
dung 
riêng 
đẳng tích 
Nhiệt 
dung 
riêng 
đẳng áp 
Tốc độ 
âm 
thanh 
95 0,0014 203,00 0,66 198,00 1,13 2,14 229 
100 0,0015 215,00 0,69 209,00 1,14 2,39 198 
105 0,0016 228,00 0,73 221,00 1,16 2,92 163 
5,0 MPa 
-40 0,0009 2,30 -0,01 -2,01 0,85 1,19 745 
-35 0,0009 8,34 0,02 3,98 0,86 1,20 730 
-30 0,0009 14,50 0,04 10,10 0,87 1,22 715 
-25 0,0009 20,70 0,07 16,20 0,88 1,23 700 
-20 0,0009 26,90 0,09 22,40 0,89 1,25 684 
-15 0,0009 33,30 0,12 28,70 0,90 1,27 669 
-10 0,0009 39,70 0,14 35,10 0,91 1,28 654 
-5 0,0009 46,20 0,17 41,60 0,92 1,30 639 
0 0,0009 52,80 0,19 48,20 0,93 1,32 623 
5 0,0010 59,50 0,22 54,80 0,94 1,34 607 
10 0,0010 66,30 0,24 61,50 0,95 1,35 591 
15 0,0010 73,20 0,26 68,30 0,96 1,37 575 
20 0,0010 80,10 0,29 75,20 0,97 1,39 559 
25 0,0010 87,20 0,31 82,20 0,98 1,41 542 
30 0,0010 94,30 0,34 89,20 0,99 1,43 525 
35 0,0010 102,00 0,36 96,40 1,00 1,45 508 
40 0,0010 109,00 0,38 104,00 1,01 1,47 490 
45 0,0011 116,00 0,41 111,00 1,01 1,50 472 
50 0,0011 124,00 0,43 119,00 1,02 1,52 453 
55 0,0011 132,00 0,45 126,00 1,03 1,55 434 
60 0,0011 140,00 0,48 134,00 1,04 1,58 415 
65 0,0011 148,00 0,50 142,00 1,05 1,61 395 
70 0,0012 156,00 0,53 150,00 1,06 1,65 375 
75 0,0012 164,00 0,55 158,00 1,07 1,69 354 
80 0,0012 173,00 0,57 167,00 1,08 1,74 332 
85 0,0013 182,00 0,60 175,00 1,09 1,80 310 
90 0,0013 191,00 0,62 184,00 1,11 1,86 287 
95 0,0013 200,00 0,65 194,00 1,12 1,94 263 
100 0,0014 210,00 0,68 203,00 1,13 2,04 239 
105 0,0015 221,00 0,71 214,00 1,15 2,18 214 
6,0 MPa 
-40 0,0010 102,00 0,36 95,50 1,00 1,44 518 
-35 0,0010 109,00 0,38 103,00 1,00 1,46 501 
-30 0,0011 116,00 0,40 110,00 1,01 1,48 484 
-25 0,0011 124,00 0,43 117,00 1,02 1,51 466 
-20 0,0011 132,00 0,45 125,00 1,03 1,53 448 
-15 0,0011 139,00 0,47 133,00 1,04 1,56 429 
-10 0,0011 147,00 0,50 140,00 1,05 1,59 411 
-5 0,0011 155,00 0,52 148,00 1,06 1,62 392 
0 0,0012 163,00 0,54 156,00 1,07 1,65 372 
 PL46 
Nhiệt 
độ 
Thể tích 
riêng 
Entanpy 
riêng 
Entropy 
riêng 
Nội năng 
riêng 
Nhiệt 
dung 
riêng 
đẳng tích 
Nhiệt 
dung 
riêng 
đẳng áp 
Tốc độ 
âm 
thanh 
5 0,0012 172,00 0,57 165,00 1,08 1,69 352 
10 0,0012 180,00 0,59 173,00 1,09 1,73 332 
15 0,0013 189,00 0,62 182,00 1,10 1,78 311 
20 0,0013 198,00 0,64 191,00 1,11 1,84 291 
25 0,0013 208,00 0,67 200,00 1,12 1,90 270 
30 0,0014 217,00 0,69 209,00 1,14 1,97 249 
35 0,0010 102,00 0,36 95,50 1,00 1,44 518 
40 0,0010 109,00 0,38 103,00 1,00 1,46 501 
45 0,0011 116,00 0,40 110,00 1,01 1,48 484 
50 0,0011 124,00 0,43 117,00 1,02 1,51 466 
55 0,0011 132,00 0,45 125,00 1,03 1,53 448 
60 0,0011 139,00 0,47 133,00 1,04 1,56 429 
65 0,0011 147,00 0,50 140,00 1,05 1,59 411 
70 0,0011 155,00 0,52 148,00 1,06 1,62 392 
75 0,0012 163,00 0,54 156,00 1,07 1,65 372 
80 0,0012 172,00 0,57 165,00 1,08 1,69 352 
85 0,0012 180,00 0,59 173,00 1,09 1,73 332 
90 0,0013 189,00 0,62 182,00 1,10 1,78 311 
95 0,0013 198,00 0,64 191,00 1,11 1,84 291 
100 0,0013 208,00 0,67 200,00 1,12 1,90 270 
105 0,0014 217,00 0,69 209,00 1,14 1,97 249 
8,0 MPa 
-40 0,0009 3,75 -0,01 -3,12 0,85 1,18 760 
-35 0,0009 9,75 0,01 2,82 0,86 1,19 745 
-30 0,0009 15,80 0,04 8,84 0,87 1,21 731 
-25 0,0009 22,00 0,06 14,90 0,88 1,23 716 
-20 0,0009 28,20 0,09 21,10 0,89 1,24 702 
-15 0,0009 34,50 0,11 27,30 0,90 1,26 687 
-10 0,0009 40,90 0,14 33,60 0,91 1,27 673 
-5 0,0009 47,40 0,16 40,00 0,92 1,29 658 
0 0,0009 53,90 0,19 46,50 0,93 1,31 643 
5 0,0009 60,60 0,21 53,00 0,94 1,32 629 
10 0,0010 67,30 0,23 59,60 0,95 1,34 614 
15 0,0010 74,00 0,26 66,30 0,96 1,35 599 
20 0,0010 80,90 0,28 73,10 0,97 1,37 584 
25 0,0010 87,80 0,30 80,00 0,98 1,39 568 
30 0,0010 94,90 0,33 86,90 0,99 1,41 553 
35 0,0010 102,00 0,35 93,90 1,00 1,42 537 
40 0,0010 109,00 0,37 101,00 1,00 1,44 521 
45 0,0010 116,00 0,40 108,00 1,01 1,46 505 
50 0,0011 124,00 0,42 115,00 1,02 1,48 489 
55 0,0011 131,00 0,44 123,00 1,03 1,50 472 
60 0,0011 139,00 0,47 130,00 1,04 1,53 455 
65 0,0011 147,00 0,49 138,00 1,05 1,55 438 
 PL47 
Nhiệt 
độ 
Thể tích 
riêng 
Entanpy 
riêng 
Entropy 
riêng 
Nội năng 
riêng 
Nhiệt 
dung 
riêng 
đẳng tích 
Nhiệt 
dung 
riêng 
đẳng áp 
Tốc độ 
âm 
thanh 
70 0,0011 155,00 0,51 146,00 1,06 1,57 421 
75 0,0011 163,00 0,54 153,00 1,07 1,60 404 
80 0,0012 171,00 0,56 161,00 1,08 1,63 387 
85 0,0012 179,00 0,58 169,00 1,09 1,66 369 
90 0,0012 187,00 0,60 177,00 1,10 1,69 351 
95 0,0012 196,00 0,63 186,00 1,11 1,72 334 
100 0,0013 204,00 0,65 194,00 1,12 1,75 316 
105 0,0013 213,00 0,68 203,00 1,13 1,79 299 
10,0 MPa 
-40 0,0009 4,72 -0,02 -3,82 0,86 1,17 770 
-35 0,0009 10,70 0,01 2,08 0,87 1,19 755 
-30 0,0009 16,80 0,03 8,06 0,88 1,21 741 
-25 0,0009 22,90 0,06 14,10 0,88 1,22 727 
-20 0,0009 29,10 0,08 20,20 0,89 1,24 713 
-15 0,0009 35,40 0,11 26,40 0,90 1,25 699 
-10 0,0009 41,80 0,13 32,70 0,91 1,27 685 
-5 0,0009 48,20 0,16 39,00 0,92 1,28 670 
0 0,0009 54,70 0,18 45,50 0,93 1,30 656 
5 0,0009 61,30 0,21 51,90 0,94 1,31 642 
10 0,0009 67,90 0,23 58,50 0,95 1,33 628 
15 0,0010 74,70 0,25 65,10 0,96 1,35 613 
20 0,0010 81,50 0,28 71,80 0,97 1,36 599 
25 0,0010 88,40 0,30 78,60 0,98 1,38 584 
30 0,0010 95,40 0,32 85,50 0,99 1,39 569 
35 0,0010 102,00 0,35 92,40 1,00 1,41 555 
40 0,0010 110,00 0,37 99,40 1,01 1,43 540 
45 0,0010 117,00 0,39 106,00 1,01 1,44 524 
50 0,0010 124,00 0,41 114,00 1,02 1,46 509 
55 0,0011 131,00 0,44 121,00 1,03 1,48 494 
60 0,0011 139,00 0,46 128,00 1,04 1,50 478 
65 0,0011 147,00 0,48 136,00 1,05 1,52 463 
70 0,0011 154,00 0,50 143,00 1,06 1,54 447 
75 0,0011 162,00 0,53 151,00 1,07 1,56 431 
80 0,0011 170,00 0,55 158,00 1,08 1,58 415 
85 0,0012 178,00 0,57 166,00 1,09 1,61 400 
90 0,0012 186,00 0,59 174,00 1,10 1,63 384 
95 0,0012 194,00 0,62 182,00 1,10 1,65 368 
100 0,0012 203,00 0,64 190,00 1,11 1,68 353 
105 0,0013 211,00 0,66 198,00 1,12 1,70 338 
 PL48 
Phụ lục 6: Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của hiệu suất nén không 
thuận nghịch 
Hiệu suất nén không thuận nghịch là nhân tố có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả biến 
đổi năng lượng của chu trình lạnh. Hiệu suất này phụ thuộc vào đặc tính của môi chất, 
phụ thuộc vào tỉ số nén và trạng thái trước khi vào máy nén. Mỗi môi chất có một 
hiệu suất nén không thuận nghịch khác nhau và hiệu suất này phụ thuộc vào đặc điểm 
quá trình vận hành thực tế. Hiệu suất nén không thuận nghịch có ảnh hưởng đáng kể 
đến hiệu quả biến đổi năng lượng của chu trình lạnh và hiệu suất này chỉ có thể xác 
định bằng thực nghiệm. Hình PL.4 biểu diễn kết quả nghiên cứu thực nghiệm thể 
hiện quan hệ giữa hiệu suất nén không thuận nghịch và tỉ số nén. Kết quả nghiên cứu 
cho thấy mối quan hệ giữa hiệu suất nén không thuận nghịch và tỉ số nén có hệ số 
tương quan R = 0,78. Chứng tỏ mối quan hệ giữa 2 thông số này tương đối chặt chẽ. 
Khi tỉ số nén tăng thì hiệu suất nén không thuận nghịch giảm. 
Hình PL.4 Quan hệ giữa tỉ số nén và hiệu suất không thuận nghịch của chu trình 
hệ thống lạnh sử dụng môi chất R1234ze(E) 
Hiệu suất nén không thuận nghịch phụ thuộc vào trạng thái của môi chất vào máy 
nén. Trạng thái này phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ của môi chất. Nghiên cứu này 
ηR1234ze(E) = -0,2406*Pr + 1,6589
R = 0,78
50%
52%
54%
56%
58%
60%
62%
64%
4,35 4,45 4,55 4,65 4,75
H
iệ
u
 s
u
ấ
t 
n
én
 k
h
ô
n
g
 t
h
u
ậ
n
 n
g
h
ịc
h
, 
%
Tỉ số nén
 PL49 
sẽ xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ môi chất vào thiết bị bay hơi đến hiệu quả biến 
đổi năng lượng. Trên hệ thống thiết bị thí nghiệm hiện có, khi chế độ giải nhiệt không 
đổi, nhiệt độ môi chất vào bình bay hơi có quan hệ tương quan với nhiệt độ môi chất 
vào máy nén. Vì vậy, nghiên cứu này chỉ xét quan hệ giữa hiệu suất nén không thuận 
nghịch và nhiệt độ của môi chất vào máy nén. Hình PL.5 mô tả kết quả nghiên cứu 
thực nghiệm cho thấy mối quan hệ giữa hiệu suất nén không thuận nghịch và nhiệt 
độ môi chất vào máy nén có hệ số tương quan R = 0,96. Điều này chứng tỏ hiệu suất 
nén không thuận nghịch và nhiệt độ môi chất vào máy nén có mối liên hệ rất cao. Để 
thuận tiện trong mọi tính toán sau này, mô hình toán học biểu diễn quan hệ giữa hiệu 
suất nén không thuận nghịch và nhiệt độ môi chất vào máy nén sẽ được sử dụng. Như 
vậy, khi biết nhiệt độ của môi chất vào máy nén thì có thể xác định được hiệu suất 
nén không thuận nghịch trong quá trình nén trên hệ thống thiết bị thí nghiệm được 
nghiên cứu ở đây. 
Hình PL.5 Quan hệ giữa hiệu suất nén không thuận nghịch và nhiệt độ môi chất 
vào máy nén của chu trình hệ thống lạnh sử dụng môi chất R1234ze(E) 
 Bảng PL.5 dưới đây thể hiện nhiệt độ môi chất vào máy nén, hiệu suất nén không 
thuận nghịch và nhiệt độ môi chất vào thiết bị bay hơi. Từ bảng số liệu này, quan hệ 
ηR1234ze(E) = 0,0068*T1 + 0,5057
R = 0,96
50%
52%
54%
56%
58%
60%
62%
64%
0 4 8 12 16 20
H
iệ
u
 s
u
ấ
t 
n
én
 k
h
ô
n
g
 t
h
u
ậ
n
 n
g
h
ịc
h
, 
%
Nhiệt độ môi chất vào máy nén, ºC
 PL50 
giữa hiệu suất nén không thuận nghịch và nhiệt độ môi chất vào thiết bị bay hơi được 
thể hiện tương ứng trên Hình PL.6. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm, Hình PL.6, 
cho thấy mối quan hệ giữa hiệu suất nén không thuận nghịch và nhiệt độ môi chất 
vào thiết bị bay hơi có hệ số tương quan R = 0,93 chứng tỏ có mối liên hệ rất cao. 
Như vậy, với hệ thống thiết bị thí nghiệm hiện có và môi chất R1234ze(E), ta có thể 
xác định được hiệu suất nén không thuận nghịch khi biết nhiệt độ môi chất vào thiết 
bị bay hơi. Quan hệ này sẽ được sử dụng để nghiên cứu so sánh và đánh giá hiệu quả 
biến đổi năng lượng của chu trình lạnh lý thuyết có kể đến η thực tế, η lý tưởng bằng 
100 %, và COP của hệ thống thực sử dụng môi chất R1234ze(E). 
 Bảng PL.5 Sai lệch tương đối và tuyệt đối của hiệu suất nén không thuận nghịch 
theo nhiệt độ môi chất vào thiết bị bay hơi và vào máy nén. 
T1 ηT1 T5 ηT5 Sai lệch tuyệt đối về η Sai lệch tương đối về η 
1,76 53,2 % 5,23 51.0 % -2,2 % -4,2 % 
6,74 53,1 % 6,75 57.8 % 4,8 % 9,0 % 
14,59 60,5 % 7,21 59.9 % -0,6 % -0,9 % 
17,60 63,1 % 7,52 61.3 % -1,8 % -2,9 % 
Hình PL.6 Quan hệ giữa hiệu suất nén không thuận nghịch và nhiệt độ môi chất 
vào bình bay hơi của chu trình hệ thống lạnh sử dụng môi chất R1234ze(E) 
ηR1234ze(E) = 0,0452*T5 + 0,2731
R = 0,93
50%
52%
54%
56%
58%
60%
62%
64%
5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0
H
iệ
u
 s
u
ấ
t 
n
én
 k
h
ô
n
g
 t
h
u
ậ
n
 n
g
h
ịc
h
Nhiệt độ môi chất vào bình bay hơi, ºC
 PL51 
Phụ lục 7: Quy trình thực nghiệm và mẫu biên bản thực nghiệm 
QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH LẠNH 
Trình tự Nội dung thực hiện Ghi chú 
1 
Kiểm tra tình trạng của toàn bộ hệ thống xem có gì bất 
thường về phía ngoài không? 
2 
Kiểm tra áp suất tĩnh trên 2 đồng hồ áp. 
Nếu thấp hơn nhiều so với mức bình thường, kiểm tra dò ga. 
3 Để tất cả các công tắc điều khiển thiết bị về vị trí off 
4 Mở các van chặn (nếu có) gồm van đầu hút và đẩy máy nén 
5 
Bật máy tính, vào Agilent để bật chế độ scan, tạo file mới 
cvs cho Sensirion trước khi Start, thiết lập chế độ scan 3s 
6 Cấp điện nguồn cho hệ thống 
7 
- Cấp nguồn hệ thống lạnh đúng theo dấu + /- ở phích cắm 
và ổ 
8 - Cấp nguồn cho Sensirion và quạt 
9 - Cấp nguồn cho bộ gia nhiệt dàn ngưng 
10 - Bật aptomat mặt trước mô hình 
11 - Bật công tắc điều khiển máy nén 
12 
- Bật động cơ cánh khuấy bình BH. Kiểm tra xem cánh 
khuấy có quay không tránh hiện tượng có thể bị kẹt 
13 
Máy nén bắt đầu chạy, đèn MN sáng, kiểm tra dòng khởi 
động, dòng làm việc trên cả 2 ampe kế 
14 Quan sát trên áp kế cơ áp suất hút giảm, áp suất đẩy tăng. 
15 
Quan sát nhiệt độ nước lạnh 309, đạt đến nhiệt độ chạy thí 
nghiệm thì bắt đầu bật công tắc gia nhiệt bình BH 
16 
Điều chỉnh công suất gia nhiệt bình ngưng trên bộ điều chỉnh 
công suất đến khi đạt chế độ ổn định 
 PL52 
QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH LẠNH 
Trình tự Nội dung thực hiện Ghi chú 
17 
Quan sát nếu các thông số ổn định thì bắt ghi dữ liệu ở chế 
độ ổn định trong 30 phút 
18 
Khi kết thúc thí nghiệm, cần lưu file chạy Agilent, export 
file dữ liệu, lưu theo tên: nam.thang.ngay.TN. 
MC.NTTnuoc... 
19 
Dừng chạy sensirion, phần mềm tự lưu trên file đã đặt tên 
ban đầu. 
20 Tiếp tục thí nghiệm sang chế độ khác 
21 Hoặc tắt máy: Gạt toàn bộ công tắc và áptomat trên thiết bị 
22 
Nếu dừng máy trong thời gian dài, nên khoá van trước sau 
máy nén. Rút tất cả các nguồn 
 PL53 
MẪU BIÊN BẢN THỰC NGHIỆM 
1. Ngày thực hiện: ......./....../20... 
2. Người thực hiện: .................................................................................................. 
3. Chế độ chạy thí nghiệm: 
- Điều kiện giải nhiệt: 
+ Nhiệt độ không khí vào dàn ngưng: ....................................................................... 
+ Lưu lượng gió qua dàn ngưng: ............................................................................. 
+ Nhiệt độ nước lạnh thí nghiệm: ............................................................................ 
3. Thời gian ghi số liệu 
+ Bắt đầu thí nghiệm: .......giờ ...... 
+ Đạt chế độ ổn định bắt đầu từ : .......giờ ...... 
+ Kết thúc thí nghiệm: ......giờ...... 
4. Nhận xét chung về chế độ thí nghiệm đã thực hiện và lưu ý khi xử lý số liệu 
....................................................................................................................................... 
....................................................................................................................................... 
....................................................................................................................................... 
....................................................................................................................................... 
....................................................................................................................................... 
....................................................................................................................................... 
5. Tình trạng thiết bị sau thí nghiệm 
....................................................................................................................................... 
....................................................................................................................................... 
Người thực hiện 
(Ký và ghi rõ họ tên)