Nghiên cứu bơm nhiệt với hệ thống lạnh sử dụng chu trình Rankine hữu cơ

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 17, NO. 1.2, 2019 13 
NGHIÊN CỨU BƠM NHIỆT VỚI HỆ THỐNG LẠNH SỬ DỤNG 
CHU TRÌNH RANKINE HỮU CƠ 
STUDY ON HEAT PUMP WITH REFRIGERANT SYSTEM USING 
ORGANIC RANKINE CYCLE PROCESS 
Hoàng Thành Đạt , Hồ Trần Anh Ngọc 
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng; 
hoangthanhdat1976@gmail.com, anhngoctr@yahoo.com 
Tóm tắt - Nghiên cứu sử dụng các nguồn nhiệt thừa cấp nhiệt cho 
hệ thống bơm nhiệt với hệ thống lạnh sử dụng chu trình Rankine 
hữu cơ ORC (Organic Rankine Cycle). Trên căn bản tính toán theo 
mô hình mới để chọn ra được môi chất thích hợp nhất dùng cho 
hệ thống, đưa ra được kết quả tính toán hệ số làm nóng và làm 
lạnh COP đối với các môi chất R22, R600, R601, R123, R1234ze, 
R134a, R152a, R227ea, R245fa, R717, Rượu, R718. Nghiên cứu 
các tính năng, đặc tính thay đổi của hệ thống bơm nhiệt kết hợp 
làm lạnh tùy theo sự thay đổi nhiệt độ ở thiết bị sinh hơi, nhiệt độ 
bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ, kết quả tính toán hiệu suất vòng tuần 
hoàn ηorc, hệ số làm việc của hệ thống COPS. Các kết luận rút ra 
từ kết quả tính toán hệ thống bơm nhiệt với hệ thống lạnh chu trình 
Rankine hữu cơ. 
Abstract - The research is on the use of extra heat sources for heat 
pump systems combined with refrigeration through the ORC (Organic 
Rankine Cycle) system based on the new model to choose the most 
suitable for the system. The results of calculating the heating and cooling 
coefficients for COPs for R22, R600, R601, R123, R152a, R227ea, 
R245fa, R717, Alcohol, R718, and R718 are given. By studying the 
features, characteristics of the change of the heat pump combined 
cooling according to the temperature change in the steam generator, 
evaporative temperature and condensing temperature, we see that the 
results of the calculation of cycle efficiency complete ηorc, the working 
coefficient of the COPS system. The conclusions are drawn from the 
results of calculating the heat pump system combined cooling through 
the ORC system. 
Từ khóa - ORC; bơm nhiệt; môi chất lạnh; COP; thu hồi nhiệt Key words - ORC; heat pump; refrigerant; COP; heat recovery 
1. Đặt vấn đề 
Hiện nay, nguồn năng lượng ngày càng cạn kiệt, vì vậy 
việc nghiên cứu sử dụng nguồn năng lượng thừa, tiết kiệm 
đang được nhiều nhà khoa học quan tâm. Việc sử dụng 
nguồn nhiệt thải cao để sản xuất ra điện được nghiên cứu 
và thực hiện rất thuần thục, ở nguồn nhiệt thải trung bình 
và thấp thì nghiên cứu ứng dụng ít hơn bởi vì gặp phải 
những khó khăn nhất định nhưng vì số lượng lớn, tiềm năng 
sử dụng rất nhiều nên việc nghiên cứu sử dụng nguồn năng 
lượng thải này càng có ý nghĩa to lớn. Đã có nhiều kỹ thuật 
để thu hồi sử dụng nhiệt thải như dùng hệ thống tuần hoàn 
môi chất hữu cơ, sử dụng năng lượng mặt trời, các phương 
tiện vận tải như xe ô tô và tàu thuyền, ứng dụng kỹ thuật 
ống nhiệt, kỹ thuật dùng nhiệt thải để phát điện, kỹ thuật 
ứng dụng nhiệt thải bằng cách thay đổi thiết bị nhiệt đối 
với hệ thống bơm nhiệt và hệ thống làm lạnh. 
Hệ thống tuần hoàn môi chất hữu cơ là dùng loại chất 
hữu cơ làm môi chất tuần hoàn cho hệ thống, thích hợp cho 
việc ứng dụng thu hồi nguồn nhiệt thải năng lượng thấp, ví 
dụ như là năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng 
lượng sinh khối... Từ thập niên 60 cho đến nay các nhà 
nghiên cứu khoa học rất quan tâm đến những môi chất hữu 
cơ có nhiệt độ sôi thấp. Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu vào 
thập niên 80 của thế kỷ 20. Đại học Wenshou của Đài Loan, 
Hung TC... Nghiên cứu phân tích dùng các môi chất benzen 
(C6H6), C6H5CH3, R123 và R113... cho hệ thống tuần hoàn 
môi chất hữu cơ [1-2]. Công ty đóng tàu Mitsui của Nhật 
Bản đã nghiên cứu sử dụng nguồn năng lượng khói thải của 
lò hơi ở nhiệt độ 340℃ dùng chu trình ORC để phát điện với 
công suất máy phát 14MW, hiệu suất hoạt động thực tế và 
hiệu suất năng lượng hữu ích đạt được 16,1% và 42,8% [3]. 
Công ty chế tạo máy của Mỹ dùng môi chất R123 làm 
môi chất cho hệ thống tuần hoàn hữu cơ, sử dụng năng 
lượng thải ở nhiệt độ 120～220℃ của nhà máy lọc dầu, nhà 
máy hóa học để phát điện công suất 1500～3500kW [4]. 
Demierre và nhiều tác giả [5] là những người đầu tiên dùng 
môi chất R134a cho hệ thống ORC-VCR với công suất 
ngưng tụ 20kW, Wang... [6-7] đã nghiên cứu và đưa ra hệ 
thống ORC-VCR với công suất lạnh là 5kW, Bu xianbiao, 
Li huashan, Wang lingbao [8] năm 2013 nghiên cứu, phân 
tích sử dụng nguồn nhiệt thải của tàu thuyền cấp nhiệt cho 
chu trình Rankine hữu cơ dùng chạy hệ thống điều hòa 
không khí. Để thu hồi được nhiệt lượng khí thải của động 
cơ tàu và nhiệt độ nước làm mát của động cơ, họ đã dùng 
chu trình Rankine hữu cơ và hệ thống lạnh để làm điều hòa 
nhiệt độ, xây dựng hệ thống nhiệt động học, phân tích một 
số loại môi chất thích hợp với tính năng của hệ thống. Nhiệt 
độ sinh hơi và nhiệt độ ngưng tụ có ảnh hưởng rất lớn đến 
tính năng của hệ thống. Thông qua thay đổi lưu lượng nước 
nóng có thể điều khiển và điều tiết được nhiệt độ của nước 
nóng từ đó có thể ưu việt hóa tính năng của hệ thống. 
Hệ thống kết hợp tuần hoàn môi chất hữu cơ và hệ 
thống lạnh sử dụng chung một loại môi chất lạnh, dùng 
chung hệ thống ngưng tụ, như vậy về mặt kết cấu đơn 
giản, mặt khác hiện tượng rò rỉ môi chất ảnh hưởng đến 
hệ thống không nhiều. Ở nội dung này xây dựng mô hình 
thệ thống bơm nhiệt dùng chung môi chất cho chu trình 
Rankine hữu cơ và vòng tuần hoàn làm lạnh. Tiến hành 
nghiên cứu các tính năng ảnh hưởng của hệ thống, sự thay 
đổi nhiệt độ sinh hơi, nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng 
tụ Kết quả tính toán có thể làm tư liệu để chế tạo hệ 
thống, các bước nghiên cứu tiếp theo. 
2. Nguyên lý làm việc của hệ thống 
Hình 1 biểu thị hệ thống bơm nhiệt chu trình Rankine 
hữu cơ với hệ thống lạnh, hệ thống gồm có các thiết bị 
14 Hoàng Thành Đạt , Hồ Trần Anh Ngọc 
chính như sau: I - Thiết bị sinh hơi, II – Máy dãn nở, III – 
Thiết bị ngưng tụ, IV – Bơm môi chất, V – Van tiết lưu, VI 
– Thiết bị bay hơi, VII – Máy nén lạnh. Hệ thống gồm hai 
bộ phận hợp thành gồm chu trình Rankine hữu cơ và vòng 
tuần hoàn máy lạnh, hai bộ phận thông qua máy dãn nở - 
Máy nén lạnh hợp thành. Chu trình Rankine hữu cơ bao 
gồm: Thiết bị sinh hơi, máy dãn nở, thiết bị ngưng tụ, bơm 
môi chất; Vòng tuần hoàn máy lạnh bao gồm: Thiết bị bay 
hơi, máy nén lạnh, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, hai vòng 
tuần hoàn dùng chung thiết bị ngưng tụ. Quá trình hoạt động 
như sau: Môi chất đầu tiên tại thiết bị sinh hơi nhận nhiệt bay 
hơi trở thành hơi có áp suất và nhiệt độ cao được đưa đến 
máy dãn nở, dãn nở sinh công áp suất và nhiệt độ giảm 
xuống, ra khỏi máy dãn nở môi chất được đưa vào thiết bị 
ngưng tụ nhả nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ thành 
lỏng và được bơm môi chất bơm lên áp suất cao đưa về lại 
thiết bị sinh hơi nhận nhiệt sinh hơi tiếp tục chu trình (hoàn 
thành vòng tuần hoàn thứ nhất). Vòng tuần hoàn hệ thống 
lạnh (vòng tuần hoàn thứ hai): Tại thiết bị ngưng tụ, lỏng 
môi chất ra khỏi thiết bị được chia thành hai phần, một phần 
qua bơm môi chất và một phần được đi qua van tiết lưu 
giảm áp suất và nhiệt độ sau đó vào thiết bị bay hơi hấp thụ 
nhiệt của môi trường làm lạnh bay hơi có áp suất và nhiệt 
độ thấp đưa về máy nén, được nén đoạn nhiệt tại máy nén 
lên áp suất và nhiệt độ cao sau đó vào thiết bị ngưng tụ nhả 
nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ thành lỏng, lỏng 
ngưng tụ ra khỏi thiết bị ngưng tụ và tiếp tục chu trình. 
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm nhiệt 
kết hợp máy lạnh dùng chu trình Rankine hữu cơ 
Hình 2 biểu diễn đồ thị T-s và lgp-h của hệ thống bơm 
nhiệt ORC kết hợp làm lạnh. 
Hình 2. Đồ T-s và lgp-h hệ thống bơm nhiệt 
kết hợp làm lạnh và chu trình Rankine hữu cơ 
1→2→3→4→5’→6’→1 biểu thị vòng tuần hoàn hữu cơ, 
1→2s biểu thị quá trình dãn nở đẳng entropy, quá trình 
3→4s bơm môi chất đẳng enthalpy, 7→2s→3→5→6→7 
biểu thị chu trình máy lạnh, 6→7s quá trình nén đoạn nhiệt 
tại máy nén lạnh, 7→8 quá trình ngưng tụ đẳng áp tại thiết 
bị ngưng tụ, 8→5 quá trình tiết lưu, 5→6 quá trình hấp thu 
nhiệt tại thiết bị bay hơi. 
3. Tính toán mô hình 
Công suất do máy dãn nở sinh ra cung cấp hoàn toàn 
cho máy nén lạnh hoạt động. vậy ta có công thức như sau: 
( ) ( )1 2 orc 7 6 vcrh h m h h m− = − 
(1) 
Với morc: lưu lượng môi chất chu trình Rankine hữu cơ, 
mvcr: lưu lượng môi chất vòng tuần hoàn làm lạnh, h1, h2: 
enthalpy vào ra máy dãn nở, h6, h7: enthalpy vào và ra khỏi 
máy nén. 
Tỉ số lưu lượng: 
vcr 1 2
orc 7 6
m h h
m h h
−
=
−
(2) 
Hệ số làm lạnh COP: 
( )
( )
6 5 vcr 6 5 1 2
1 4 orc 1 4 7 6
( )( )
( )( )
h h m h h h h
COP
h h m h h h h
− − −
= =
− − −
 (3) 
Hệ số làm nóng COP: 
2 3 orc 7 8 vcr
1 4 orc
2 3 7 8 1 2
1 4 1 4 7 6
( ) ( )
( )
( ) ( )( )
( ) ( )( )
h h m h h m
COP
h h m
h h h h h h
h h h h h h
− + −
=
−
− − −
= +
− − −
(4) 
Trong công thức trên. h3: enthalpy vào bơm môi chất, h5: 
enthalpy vào dàn lạnh, h4: enthalpy ra khỏi bơm môi chất. 
- Tính cho chu trình Rankine hữu cơ 
 ( )exp orc 1 2sW m h h= − (5) 
Công thức trên: Wexp: công suất máy dãn nở sinh ra. h2s 
đẳng enthalpy ra khỏi máy dãn nở. 
4s 3
pump orc
pump
h h
W m

 −
= 
 (6) 
Với: pump 
: công suất của bơm. h4s: đẳng enthalpy ra 
khỏi bơm, Wpump : công suất bơm. 
( )b orc 1 4P m h h= − (7)
Với: Pb: công suất cấp nhiệt cho thiết bị sinh hơi 
net exp pumpW W W= − (8) 
Với: Wnet: công thực sinh ra của chu trình Rankine hữu cơ 
net
orc
b
W
P
 = (9) 
Với: ηorc: hiệu suất chu trình Rankine hữu cơ 
( )net 4s 3m 1 2s exp
orc pump
W h h
W h h
m


−
= = − −
(10) 
Với: Wm: với tỉ số Wnet: và ηexp, morc.: hiệu suất, đẳng 
enthalpy của máy dãn nở. 
- Tính cho vòng tuần hoàn lạnh 
1 6
2 7
5
4
3 8
VIIII
I VI
III
V
IV
T
S
6
7
2s 7s
1
4
3
5
8
4s
5' 6'
2
lgp
h
6
72s
14
3
5
8
4s
7s
2
5' 6'
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 17, NO. 1.2, 2019 15 
com expW W= (11)
Công thức trên. Wcom: công suất máy lạnh: 
( )com vcr 7s 6W m h h= − (12) 
Công thức trên. h7s: đẳng enthalpy ra khỏi máy nén 
Hệ số làm lạnh của máy lạnh: 
eva 6 5
vcr
com 7s 6
Q h h
COP
W h h
−
= =
−
 (13) 
Công thức trên，Qeva: công suất làm lạnh 
Tỉ số áp suất vào và ra của máy nén 
7s
6
P
R
P
=
 (14) 
Công thức trên，P7s: áp suất ra khỏi máy nén；P6: áp 
suất vào máy nén， 
vcrCOPCR
R
=
(15) 
Công thức trên，CR bằng tỉ số COPvcr và R 
Hệ số COPs của toàn hệ thống: 
s orc vcrCOP COP= (16) 
Chọn thông số làm việc：Nhiệt độ ở thiết bị sinh hơi 
55℃～95℃. Nhiệt độ ngưng tụ 35℃, 40℃, 45℃ và 50℃. 
nhiệt độ bay hơi 1℃～7℃. Máy dãn nở. máy nén lạnh, bơm 
môi chất với hiệu suất đẳng enthalpy lần lượt là 0,85, 0,80 và 
0,90. Nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị sinh hơi là Pb = 2kW. 
Chọn các môi chất tính toán: R22, R600, R601, R123. 
R1234ze, R134a, R152a, R227ea, R245fa, R717, Rượu, 
R718. Dùng phần mềm NIST để xác định các tính năng vật 
lý như: Nhiệt độ, áp suất, enthalpy, entropy, thể tích và các 
thông số khác. 
Giả định: 
(1) Hệ thống hoạt động ổn định; 
(2) Không tính đến tổn thất áp suất, tổn thất nhiệt trên 
đường ống và tại các thiết bị trao đổi nhiệt; 
(3) Quá trình tiết lưu đẳng enthalpy. 
4. Tính toán và phân tích kết quả 
4.1. Hệ số làm nóng và lạnh COP của các môi chất 
Hình 3. Hệ số làm lạnh COP với các môi chất khác nhau 
Hình 3 biểu thị mối quan hệ của các loại môi chất với 
hệ số làm lạnh COP tùy theo nhiệt độ thay đổi. Từ Hình 3 
ta thấy, nhiệt độ sinh hơi tăng lên thì hệ số làm lạnh COP 
của tất cả các môi chất đều tăng theo. Tại cùng nhiệt độ 
sinh hơi các môi chất có hệ số làm lạnh COP khác nhau. 
Môi chất R717, Rượu và R718 đạt được hệ số làm lạnh 
COP cao. Môi chất R134a，R227ea và R245fa đạt được 
hệ số làm lạnh thấp nhất cụ thể tại nhiệt độ sinh hơi 91℃, 
COP của R718 đạt được trung bình 0,8 nhưng R134a đạt 
trung bình 0,66. 
Hình 4 thể hiện tùy theo nhiệt độ sinh hơi khác nhau mà 
hệ số làm nóng COP của các môi chất khác nhau. 
Từ Hình 4 ta nhận thấy, nhiệt độ sinh hơi tăng cao thì hệ 
số làm nóng COP các môi chất cũng tăng cao. Tại nhiệt độ 
sinh hơi khác nhau thì hệ số làm nóng COP của các môi chất 
cũng khác nhau. Các môi chất R717, Rượu, và R718 có hệ số 
làm nóng COP cao tương đương nhau. Các môi chất R227ea, 
R1234ze và R134a có hệ số làm nóng COP thấp nhất. Cụ thể 
nhiệt độ tại thiết bị sinh hơi 95℃ hệ số làm nóng của môi chất 
R718 là 1,8 trong khi R227ea nhỏ nhất bằng 1,58. 
Hình 4. Hệ số làm nóng COP với các môi chất khác nhau 
4.2. Các thông số ảnh hưởng đến hệ thống 
Hình 5 biểu thị sự ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi đối 
với hiệu suất chu trình Rankine hữu cơ. Từ Hình 5 ta biết 
được hiệu suất của chu trình Rankine hữu cơ ηorc tăng lên 
khi nhiệt độ tại thiết bị bay hơi tăng lên. Nhiệt độ sinh hơi 
tăng từ 55℃ đến 95℃ thì hiệu suất chu trình Rankine hữu 
cơ tăng từ 0,01 đến 0,11. 
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
H
ệ 
số
 l
àm
 l
ạn
h
 C
O
P
t1=55℃ t1=61℃ t1=67℃ t1=73℃
t1=79℃ t1=85℃ t1=91℃
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
H
ệ 
số
 là
m
 n
ón
g 
C
O
P
t1=55℃ t1=61℃ t1=67℃ t1=73℃
t1=79℃ t1=85℃ t1=91℃
16 Hoàng Thành Đạt , Hồ Trần Anh Ngọc 
Hình 5. Ảnh hưởng của nhiệt độ sinh hơi 
đối với hiệu suất chu trình Rankine hữu cơ 
Hình 6 biểu thị Wm với tỉ số Wnet và morc tùy thuộc vào 
nhiệt độ sinh hơi. Từ hình 6 ta nhận thấy Wm tăng lên khi 
nhiệt độ bay hơi tăng lên. Cụ thể đối với môi chất R152a ở 
nhiệt độ sinh hơi 55℃ thì Wm=2,5 như khi nhiệt độ sinh hơi 
ở 95℃ thì Wm= 23, như vậy tăng trung bình gấp 10 lần. 
Nguyên nhân như sau: từ công thức (10) có thể nhận thấy 
nhiệt độ sinh hơi tăng lên cao nhưng dường như nhiệt độ 
ngưng tụ không đổi, h1 tăng với h2s khoảng cách lớn nhưng 
h4s và h3 thay đổi không lớn dẫn đến Wm tăng rất nhiều. 
Hình 6. Ảnh hưởng của nhiệt độ sinh hơi đối với Wm 
Hình 7 biểu thị hệ số làm việc của hệ thống COPs tùy 
theo nhiệt độ sinh hơi. Đối với tất cả môi chất thì hệ số 
COPs tùy theo nhiệt độ tb tăng cao thì tăng cao, R227ea có 
hệ số COPs thấp nhất, nhiệt độ tại thiết bị sinh hơi tăng lên 
1℃ thì hệ số COPs tăng bình quân 2%. Thứ tự các môi chất 
có COPs từ cao đến thấp như sau: 
R123>R152a>R22>R134a>R1234ze>R227ea 
Hình 7. Ảnh hưởng của nhiệt độ sinh hơi đối với hệ số COPs và 
nhiệt độ ngưng tụ đối với hệ số làm việc của hệ thống 
Hình 8 biểu thị mối quan hệ giữa hiệu suất ηorc của chu 
trình Rankine hữu cơ đối với nhiệt độ ngưng tụ. Từ Hình 8 
ta nhận thấy nhiệt độ ngưng tụ tăng lên thì ηorc giảm xuống. 
Cụ thể tại nhiệt độ 35℃ các môi chất R123, R152a, R22, 
R134a, R1234ze và R227ea đối với ηorc có các giá trị tương 
ứng: 0,1285, 0,1238, 0,1239, 0,1142, 0,1112 và 0,0973 
nhưng tại nhiệt độ ngưng tụ 50℃ thì các môi chất trên có 
ηorc giảm như sau: 0,0958, 0,0895m, 0,0879, 0,0816, 
0,0798 và 0,0687. 
Hình 9 biểu thị mối quan hệ giữa hệ số làm lạnh COPvcr 
đối với sự thay đổi nhiệt độ ngưng tụ. Từ Hình 9 ta nhận 
thấy, tất cả các môi chất lạnh có COPvcr giảm xuống khi 
nhiệt độ ngưng tụ tăng cao. Cụ thể như sau: Tại nhiệt độ 
ngưng tụ 35℃ các môi chất R123. R152a. R22.R134a. 
R1234ze và R227ea có COPvcr phân biệt là 9,07, 8,84. 8,60, 
8,60, 8,58 và 8,17. Nhưng tại nhiệt độ ngưng tụ 50℃ các 
môi chất trên có COPvcr lần lượt giảm 5,52, 5,30, 5,08, 
5,02, 4,99 và 4,51. 
Hình 8. Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ đối với hệ số ηorc 
0.00 
0.02 
0.04 
0.06 
0.08 
0.10 
0.12 
55 65 75 85 95
η
o
rc
tb/℃
R123
R1234ze
R134a
R152a
R227ea
R22
0
5
10
15
20
25
55 65 75 85 95
W
m
/k
W
.s
.k
g
-1
tb/℃
R123
R1234ze
R134a
R152a
R227ea
R22
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
55 65 75 85 95
C
O
P
s 
tb/℃
R123
R1234ze
R134a
R152a
R227ea
R22
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
35 40 45 50
η o
rc
Nhiệt độ ngưng tụ (℃)
R123 R1234ze
R134a R152a
R227ea R22
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL. 17, NO. 1.2, 2019 17 
Hình 9. Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ đối với hệ số COPvcr 
Hình 10. Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ đối với hệ số COPs 
Hình 10 biểu thị mối quan hệ giữa hệ số làm lạnh toàn 
hệ thống COPs đối với sự thay đổi nhiệt độ ngưng tụ. Từ 
Hình 10 ta thấy, tất cả các môi chất có hệ số làm việc COPs 
tùy theo nhiệt độ ngưng tụ tăng lên hoặc giảm xuống. Cụ 
thể tại nhiệt độ ngưng tụ từ 35℃ đến 55℃ môi chất R123 
có COPs có giá trị bằng 1,18 giảm xuống 0,55 như vậy tỉ lệ 
trung bình giảm 53,3%. 
4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi đối với hệ số làm 
lạnh của chu trình COPvcr 
Hình 11 biểu thị mối mối quan hệ giữa COPvcr với sự 
thay đổi nhiệt độ bay hơi. Từ Hình 11 ta thấy, tất cả các 
môi chất đối với hệ số COPvcr tăng lên tùy theo nhiệt độ 
bay hơi tăng cao. Cụ thể như sau: Tại nhiệt độ bay hơi 1℃ 
các môi chất R123, R152a, R22, R134a, R1234ze và 
R227ea đối với COPvcr phân biệt là 5,28, 5,10, 4,91, 4,85, 
4,81 và 4,37. Nhưng ở nhiệt độ bay hơi 7℃ các môi chất 
trên có hệ số COPvcr có các giá trị trình tự tăng như sau: 
6,40, 6,18, 5,96, 5,91, 5,89 và 5,43. 
Hình 11. Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi đối với hệ số COPvcr 
Hình 12. Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi đối với hệ số COPs 
Hình 12 biểu thị mối quan hệ giữa nhiệt độ bay hơi với 
hệ số làm việc của toàn hệ thống COPs. Từ Hình 12 ta nhận 
thấy, tất cả các môi chất có nhiệt độ bay hơi tăng lên thì hệ 
số COPs tăng lên. Tại nhiệt độ bay hơi 1℃ các môi chất 
R123, R152a, R22, R134a, R1234ze và R227ea đối với 
COPs các giá trị lần lượt 0,5647, 0,5158, 0,4927, 0,4498, 
0,4355 và 0,3435. Nhưng ở nhiệt độ bay hơi 7℃ với các môi 
chất trên COPs có các giá trị tăng lên lần lượt như sau: 
0,6843, 0,6251, 0,5972, 0,5484, 0,5327 và 0,4270. 
5. Kết luận 
Ở nội dung này đề suất ra nguyên lý hệ thống bơm 
nhiệt tuần hoàn hữu cơ kết hợp làm lạnh đồng thời xây 
dựng và tính toán tính chất của mô hình. Căn bản của việc 
tính toán mô hình hệ thống là nghiên cứu đặc tính biến 
đổi các loại môi chất khác nhau tùy theo nhiệt độ sinh hơi, 
nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, rút ra được các kết 
quả sau đây: 
1) Đối với hệ số làm lạnh và làm nóng COP thì R717, 
Rượu và R718 đạt được hệ số cao hơn, còn môi chất 
R227ea, R245fa với R134a đạt được hệ số thấp hơn. 
2) Nhiệt độ tại thiết bị sinh hơi ảnh hưởng lớn đối với 
tổng hiệu năng của hệ thống, nhiệt độ sinh hơi tăng 1℃ thì 
tổng hiệu năng của hệ thống tăng lên trung bình 2%. 
3) Mức độ hiệu năng trung bình của các môi chất tăng 
lên hoặc giảm xuống tùy thuộc vào nhiệt độ bay hơi tăng 
lên hay giảm xuống. Do là chúng ta tính toán thiết kế hệ 
thống dùng chung một môi chất khi tính toán hệ thống bơm 
nhiệt kết hợp hai vòng tuần hoàn nên trên căn bản nâng cao 
nhiệt độ sinh hơi, có thể giảm nhiệt độ ngưng tụ, nâng cao 
nhiệt độ bay hơi. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Hung T.C，Shai T.Y，Wang S.K. A review of organic rankine 
cycles (ORCs) for the recovery of low-grade waste heat [J]．
Energy, 1997, 22(7): 66-667． 
[2] Hung T.C. Waste heat recovery oforganic rankine cycle using dryfluids. 
Energy Conversion and Management. 2001, 42(5): 539-553． 
[3] Hirakawa Y. 14MW ORC plant installed at Nippon steel [J]. 1981. 
[4] Legmann H. Recovery of industrial heat in the cement industry by 
means of the ORC process [C]. Cement Industry Technical 
Confernece. IEEE-IAS/PCA 44th. IEEE. 2002: 29-35. 
[5] LIM S. M. Economies of ship size: A new evaluation [J]. Maritime 
Policy anh Managenment. 1994. 21 (2):149-166. 
4
5
6
7
8
9
10
35 40 45 50
C
O
Pv
cr
Nhiệt độ ngưng tụ (℃)
R123 R1234ze
R134a R152a
R227ea R22
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
35 40 45 50
C
O
Ps
Nhiệt độ ngưng tụ (℃)
R123 R1234ze
R134a R152a
R227ea R22
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
1 3 5 7
C
O
Pv
cr
Nhiệt độ bay hơi (℃)
R123 R1234ze
R134a R152a
R227ea R22
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
1 3 5 7
C
O
Ps
Nhiệt độ bay hơi (℃)
R123 R1234ze
R134a R152a
R227ea R22
18 Hoàng Thành Đạt , Hồ Trần Anh Ngọc 
[6] RYDER S. C. CHAPPELL D. Optimal speed anh ship size for liner 
trades[J]. Maritime Policy anh Management. 1980, 7 (1): 55-57. 
[7] TALLEY W. K. Optimal Container ship size [J]. Maritime Policy 
anh Management. 1980, 17 (3): 165-175. 
[8] 卜宪标，李华山，王令宝等. 船舶余热驱动的有机朗肯－蒸汽压
缩空调性能分析与工质选择. 大连海事大学学报. 2013, 4:101-103. 
(BBT nhận bài: 19/9/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 30/10/2018)