Giáo trình Lạnh cơ bản (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Giáo trình Lạnh cơ bản (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng) được biên soạn dùng cho chương trình dạy nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí đáp ứng cho hệ Trung cấp. Giáo trình kết cấu gồm 9 bài và chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: tổng quan các loại máy lạnh thông dụng; máy nén lạnh; thiết bị ngưng tụ; thiết bị bay hơi;... Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TĐH

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: LẠNH CƠ BẢN

NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH &

ĐHKK TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Ban hành theo quyết định số:…/ ngày … tháng năm … của Hiệu

trưởng

Ninh Bình, năm 2019

1

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh

thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Cùng với công cuộc đổi mới công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước,

kỹ thuật lạnh đang phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam Tủ lạnh, máy lạnh thương nghiệp, công nghiệp, điều hòa nhiệt đzộ đã trở nên quen thuộc trong đời sống và sản xuất Các hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí phục vụ trong đời sống

và sản xuất như: chế biến, bảo quản thực phẩm, bia, rượu, in ấn, điện tử, thông tin, y tế, thể dục thể thao, du lịch đang phát huy tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ nền kinh tế, đời sống đi lên

Giáo trình “Lạnh cơ bản’’ được biên soạn dùng cho chương trình dạy nghề KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ đáp ứng cho hệ Cao đẳng và trung cấp

Nội dung của giáo trình cung cấp các kiến thức cơ bản nhất về sử dụng môi chất lạnh, chất tải lạnh, dầu lạnh, vật liệu cách nhiệt, hút ẩm, cung cấp các kiến thức về kết nối, lắp ráp, vận hành mô hình các hệ thống lạnh điển hình; Cung cấp các kiến thức về thử nghiệm các thiết bị và mô hình các hệ thống lạnh như máy nén, hệ thống máy lạnh, hệ thống điều hòa không khí một, nhiều dàn bay hơi, bơm nhiệt

Hình thành và rèn luyện các kỹ năng gia công đường ống dùng trong kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí, nhận biết, kiểm tra, đánh giá tình trạng các thiết bị, phụ kiện của hệ thống lạnh, lắp đặt, kết nối, vận hành các thiết bị và

mô hình các hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí có một, nhiều dàn bay hơi, bơm nhiệt Kỹ năng thử nghiệm máy nén, kết nối, lắp ráp, thử nghiệm mô hình các hệ thống máy lạnh, hệ thống điều hòa không khí một, nhiều dàn bay hơi, bơm nhiệt

Cấu trúc của giáo trình gồm 9 bài trong thời gian 120 giờ qui chuẩn Chắc chắn giáo trình không tránh khỏi thiếu sót Chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp để giáo trình được chỉnh sửa và ngày càng hoàn thiện hơn

Xin trân trọng cám ơn!

Ninh Bình, ngày tháng năm

Tham gia biên soạn

Chủ biên: Kỹ sư Phạm Tiến Dũng

2

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU 1

Các bài trong mô đun 5

Thời gian (giờ) 5

Kiểm tra 5

BÀI 1 8

TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY LẠNH THÔNG DỤNG 8

1 Máy lạnh hấp thụ 8

1.1 Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý 8

1.2 Nguyên lý làm việc và ứng dụng 9

2 Máy lạnh nén hơi 10

2.1 Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý 10

3 Các loại máy lạnh khác 11

3.1 Máy lạnh nén khí 11

3.2 Máy lạnh Ejecto 12

3.3 Máy lạnh nhiệt điện 13

BÀI 2 14

MÁY NÉN LẠNH 14

1 Máy nén piston 14

1.1 Định nghĩa và phân loại 14

1.2 Các dạng cấu tạo của máy nén Piston 14

1.3.1 Thân máy 19

1.3.2 Xi lanh: 20

1.3.3 Piston – xéc măng: 22

1.3.4 Tay biên: 23

1.3.5 Trục khuỷu: 23

1.3.6 Van hút – van đẩy: 24

1.3.7 Cơ cấu giảm tải khi khởi động (Van khởi động): 25

1.3.8 Cơ cấu bôi trơn máy nén: 26

1.3.9 Cụm bịt kín cổ trục máy nén: 27

1.3.10 Van an toàn máy nén: 27

2 Máy nén Roto 28

2.1 Định nghĩa và phân loại 28

2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 29

3 Máy nén trục vít 31

3.1 Định nghĩa và phân loại 31

3.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 31

4 Máy nén xoắn ốc 33

4.1 Định nghĩa và phân loại 33

4.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 33

BÀI 3 35

3

THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 35

1.Vai trò và phân loại 35

1.1 Vai trò 35

2.1 Bình ngưng ống – vỏ: 36

2.2 Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng: 41

2.3 Thiết bị ngưng tụ kiểu panen tấm bản: 42

3 TBNT làm mát bằng nước và không khí 43

3.1 Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi (tháp ngưng tụ): 43

3.2 Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới: 45

4 TBNT làm mát bằng không khí 46

4.1 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí đối lưu tự nhiên 46

4.2 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí đối lưu cưỡng bức 47

BÀI 4 49

THIẾT BỊ BAY HƠI 49

1.Vai trò và phân loại 49

2 TBBH làm lạnh chất lỏng 50

2.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động 50

3 TBBH làm lạnh không khí 56

3.1 Cấu tao, nguyên lý hoạt động 56

3.2 Ứng dụng 58

BÀI 5 59

THIẾT BỊ TIẾT LƯU 59

1 Vai trò và phân loại 59

2.Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong 59

2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 59

2.2.ứng dụng 60

3.Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài 60

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động 60

3.2 Ứng dụng 62

BÀI 6 63

THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH 63

1.Tháp giải nhiệt 63

1.1 Cấu tạo 63

1.2 Nguyên lý làm việc 64

2 Các thiết bị phụ của hệ thống lạnh 65

2.1 Bình tách dầu 65

2.2 Các loại bình chứa 69

3.Dụng cụ trong hệ thống lạnh 85

3.1.Van chặn: 85

3.2 Van 1 chiều: 86

3.3 Van an toàn: 87

3.4 Van nạp ga: 88

BÀI 7 91

CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HOÁ HỆ THỐNG LẠNH 91

4

1 Rơ le hiệu áp suất dầu 91

1.1 Cấu tạo 91

1.2 Hoạt động 92

2 Rơ le áp suất thấp 93

2.1 Cấu tạo 93

2.2 Hoạt động 93

3 Rơ le áp suất cao 94

3.1 Cấu tạo 94

3.2 Hoạt động 95

4 Rơ le áp suất kép 96

4.1 Cấu tạo 96

4.2 Hoạt động 96

5 Các bộ biến đổi nhiệt độ 97

6 Van điện từ 99

BÀI 8 102

KỸ THUẬT GIA CÔNG ĐƯỜNG ỐNG 102

1.Nong – loe ống 102

2 Uốn ống 105

3 Hàn ống 108

BÀI 9 111

KẾT NỐ MÔ HÌNH HỆ THỐNG MÁY LẠNH 111

1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh 111

2 Kết nối mô hình hệ thống lạnh 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 113

5

MÔ ĐUN: LẠNH CƠ BẢN

Mã mô đun: MĐ 22

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí: Mô đun được bố trí sau khi đã học xong các môn kỹ thuật cơ sở, kỹ thuật đo lường điện lạnh, các mô đun về điện và các mô đun nguội, hàn, gò;

- Tính chất: Là mô đun chuyên môn

Mục tiêu của mô đun:

- Kiến thức: Trình bày được vai trò, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và vị trí lắp đặt của các thiết bị chính và phụ trong hệ thống lạnh nén hơi;

- Kỹ năng:

+ Nhận biết, kiểm tra, đánh giá tình trạng các thiết bị, phụ kiện của hệ thống lạnh;

+ Bảo dưỡng, sửa chữa được các thiết bị lạnh

+ Gia công được đường ống dùng trong kỹ thuật lạnh,

+ Lắp đặt, kết nối, vận hành các thiết bị và mô hình các hệ thống lạnh điển hình;

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Cẩn thận, chính xác, an toàn cho người và thiết bị

Nội dung của mô đun:

Số

TT Các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

Tổng

số

Lý thuy

ết

Thực hành, thí nghiệm , thảo luận, bài tập

Kiể

m tra

1 Bài 1 Tổng quan về các loại máy lạnh

6

2 Bài 2 Máy nén lạnh

1 Máy nén piston:

1.1 Định nghĩa và phân loại

1.2 Các dạng cấu tạo của máy nén

Piston

1.3 Các chi tiết của máy nén piston

2 Máy nén Roto:

2.1 Định nghĩa và phân loại

2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc

3 Máy nén trục vít:

3.1 Định nghĩa và phân loại

3.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc

4 Máy nén xoắn ốc (Scroll):

4.1 Định nghĩa và phân loại

4.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc

4 Bài 4 Thiết bị bay hơi

1 Vai trò và phân loại

1

3

0.5 1.5

1

1

1

5 Bài 5 Thiết bị tiết lưu

1 Vai trò và phân loại

2 Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong

2.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động

2.2 Ứng dụng

3 Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài

3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động

3.2 Ứng dụng

4

0.5 2.5

1

3

0.5 1.5

1

1

1

2.7 Thiết bị hồi nhiệt

2.8 Phin lọc và phin sấy

Mã bài: MĐ 22.01 Giới thiệu:

Ở bài này giới thiệu khái quát cho chúng ta về các loại máy lạnh được sử

dụng trong thực tiễn sản xuất cũng như đời sống để có được bức tranh chung về

các loại máy lạnh này trong nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí;

đồng thời xác định được sự ứng dụng thực tiễn của máy lạnh nén hơi là máy

lạnh chủ yếu nghiên cứu vì tính đa dạng và tiện ích của nó

Mục tiêu:

Trình bày được các kiến thức cơ bản về các loại máy lạnh thông dụng có

ý nghĩa thực tế và được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống

Nhận dạng được các loại máy lạnh, các thiết bị chính của máy lạnh nén

Máy lạnh hấp thụ là máy lạnh sử dụng năng lượng dạng nhiệt để làm việc

Nó có các bộ phận ngưng tụ, tiết lưu, bay hơi như máy lạnh nén hơi Riêng máy

Dung dịch loãng trong bình hấp thụ có khả năng hấp thụ hơi môi chất sinh ra

ở bình bay hơi để trở thành dung dịch đậm đặc Khi dung dịch trở thành đậm đặc

sẽ được bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi Ở đây dung dịch được gia nhiệt đến nhiệt độ cao (đối với dung dịch amoniac/nước khoảng 1300C) và hơi

amoniac sẽ thoát ra khỏi dung dịch đi vào bình ngưng tụ Do amoniac thoát ra,

dung dịch trở thành loãng, đi qua van tiết lưu dung dịch về bình hấp thụ tiếp tục chu trình mới Do vậy ở đây có hai vòng tuần hoàn rõ rệt:

+ Vòng tuần hoàn dung dịch: HT – BDD – SH – TLDD và trở lại HT, + Vòng tuần hoàn môi chất lạnh 1 – HT - BDD – SH – 2 – 3 – 4 – 1

- ứng dụng: Ứng dụng rộng rãi trong các xí nghiệp có nhiệt thải dạng hơi hoặc nước nóng

2 3

10

2 Máy lạnh nén hơi

2.1 Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý

- Định nghĩa: Máy lạnh nén hơi là loại máy lạnh có máy nén cơ để hút hơi môi chất có áp suất thấp và nhiệt độ thấp ở thiết bị bay hơi và nén lên áp suất cao

và nhiệt độ cao đẩy vào thiết bị ngưng tụ Môi chất lạnh trong máy lạnh nén hơi có biến đổi pha (bay hơi ở thiết bị bay hơi và ngưng tụ ở thiết bị ngưng tụ) trong chu trình máy lạnh

và nén lên áp suất cao (PK), nhiệt độ cao (tK), đó là quá trình nén đoạn nhiệt 1 –

2 Hơi môi chất có áp suất cao và nhiệt độ cao được máy nén đẩy vào thiết bị ngưng tụ Tại đây hơi môi chất thải nhiệt (QK) cho môi trường làm mát và ngưng

tụ lại, đó là quá trình ngưng tụ 2 – 3 môi chất biến đổi pha Lỏng môi chất có áp suất cao, nhiệt độ cao qua van tiết lưu sẽ hạ áp suất thấp (P0) và nhiệt độ thấp (t0)

đi vào thiết bị bay hơi, đó là quá trình tiết lưu 3 – 4 Lỏng môi chất có áp suất thấp (P0) và nhiệt độ thấp (t0) ở thiết bị bay hơi thu nhiệt (Q0) của môi trường cần làm lạnh sôi lên và bay hơi tạo ra hiệu ứng lạnh, đó là quá trình bay hơi 4 –

11

3 Các loại máy lạnh khác

3.1 Máy lạnh nén khí

- Định nghĩa:

Là loại máy lạnh có máy nén cơ nhƣng môi chất dùng trong chu trình luôn

ở thể khí, không thay đổi trạng thái Máy lạnh nén khí có hoặc không có máy dãn nở

nén

1

2

12

Quá trình dãn nở trong máy dãn nở có sinh ngoại công có ích Sau khi thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh, khí lại được hút về máy nén tiếp tục chu trình lạnh

- Ứng dụng:

Máy lạnh nén khí được sử dụng hạn chế trong một số công trình điều hòa không khí, nhưng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật lạnh sâu cryo dùng để hóa lỏng khí

3.2 Máy lạnh Ejecto

Định nghĩa: Máy lạnh ejectơ là máy lạnh mà quá trình nén hơi môi chất lạnh từ áp suất thấp lên áp suất cao được thực hiện nhờ ejectơ Giống như máy lạnh hấp thụ, máy nén kiểu ejectơ cũng là kiểu “máy nén nhiệt”, sử dụng động năng của dòng hơi để nén dòng môi chất lạnh

- Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý của máy lạnh ejectơ hơi nước

- Nguyên lý làm việc, ứng dụng: Hơi có áp suất cao và nhiệt độ cao sinh ra ở lò hơi được dẫn vào ejectơ Trong ống phun, thế năng của hơi biến thành động năng và tốc độ chuyển động của hơi tăng lên cuốn theo hơi lạnh sinh ra ở bình bay hơi Hỗn hợp của hơi công tác (hơi nóng) và hơi lạnh đi vào ống tăng áp, ở đây áp suất hỗn hợp tăng lên do tốc độ hơi giảm Hỗn hợp hơi được đẩy vào bình ngưng tụ Từ bình ngưng tụ, nước ngưng được chia làm hai đường, phần lớn được bơm nén về lò hơi còn một phần nhỏ được tiết lưu trở lại bình bay hơi

Bình ngưng

Lò

tiết lưu

13

để bay hơi làm lạnh chất tải lạnh là nước Máy lạnh ejectơ có ba cấp áp suất Ph >

Pk > P0 là áp suất công tác, áp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi

3.3 Máy lạnh nhiệt điện

Định nghĩa: Máy lạnh nhiệt điện là máy lạnh sử dụng cập nhiệt điện tạo lạnh theo hiệu ứng nhiệt điện hay hiệu ứng Pentier Hiệu ứng nhiệt điện do Pentier phát hiện năm 1934: Nếu cho dòng điện một chiều đi qua vòng dây dẫn kín gồm hai kim loại khác nhau nối tiếp nhau thì một đầu nối nóng lên, một đầu nối lạnh đi

- Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy lạnh nhiệt điện:

Hình 1.5 Nguyên lý cấu tạo của máy lạnh nhiệt điện

1: Đồng thanh có cánh tản nhiệt phía nóng;

2, 3: Cặp kim loại bán dẫn khác tính;

4: Đồng thanh có cánh tản nhiệt phía lạnh;

5: Nguồn điện một chiều

- Nguyên lý làm việc: Mô tả cấu tạo của cặp nhiệt điện Khi bố trí các cặp kim loại khác tính với các thanh đồng có cánh tản nhiệt như hình 1.5 và cho dòng điện một chiều chạy qua một phía sẽ lạnh đi với năng suất lạnh Q0 và một phía

sẽ nóng lên với năng suất nhiệt Qr Nếu đổi tiếp điểm điện, nguồn nóng và nguồn lạnh cũng thay đổi theo

- Ứng dụng: Máy lạnh nhiệt điện thường có năng suất lạnh rất nhỏ (Q < 100W)

và chỉ được sử dụng trong phòng thí nghiệm Tủ lạnh nhiệt điện cũng được cũng hay được sử dụng trong dịch vụ du lịch, y tế với hai chức năng làm lạnh và sưởi

ấm với nguồn điện ắc qui ô tô rất tiện lợi

14

BÀI 2

MÁY NÉN LẠNH

Mã bài: MĐ 22.02 Giới thiệu:

Ở bài này giới thiệu khái quát cho chúng ta về các loại máy lạnh được sử

dụng trong thực tiễn sản xuất cũng như đời sống để có được bức tranh chung;

Đồng thời xác định được sự ứng dụng thực tiễn của máy lạnh nén hơi là máy

lạnh chủ yếu chúng ta nghiên cứu vì tính đa dạng và tiện ích của nó

- Vận hành, cưa, bổ, tháo, lắp, thay dầu một số máy nén trên;

- Rèn luyện kỹ năng quan sát, thực hành, ham học, ham hiểu biết, tư duy

1.1 Định nghĩa và phân loại

Máy nén lạnh là bộ phận quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh nén hơi

Máy nén có nhiệm vụ liên tục hút hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi để

nén lên áp suất cao, nhiệt độ cao đẩy vào thiết bị ngưng tụ Máy nén phải có

năng suất hút đủ lớn để duy trì được áp suất bay hơi po (tương ứng với nhiệt độ

bay hơi to) đạt yêu cầu ở thiết bị bay hơi và có áp suất đầu đẩy đủ lớn để đảm

bảo áp suất trong thiết bị ngưng tụ đủ cao tương ứng với nhiệt độ môi trường

làm mát

1.2 Các dạng cấu tạo của máy nén Piston

1.2.1 Máy nén hở:

- Định nghĩa: Là loại máy nén có đầu trục khuỷu nhô ra ngoài thân máy nén để

nhận truyền động từ động cơ điện, nên phải có cụm bịt kín cổ trục Cụm bịt kín

có nhiệm vụ phải bịt kín khoang môi chất trên chi tiết chuyển động quay (Cổ

trục khuỷu)

Hiện nay công nghệ hiện đại cho phép chế tạo những bộ bịt kín mà lượng

thất thoát môi chất là vài gam trong một ngày đêm Máy nén hở có công suất từ

15

trung bình đến lớn, trên máy có bố trí các van an toàn Để nhận truyền động từ động cơ, trên đầu trục khuỷu nhô ra ngoài thân máy để lắp bánh đai truyền động

- Nguyên lý làm việc: Động cơ quay sẽ truyền chuyển động cho dây đai và sau

đó tới bánh đai làm cho trục khuỷu của máy nén quay theo truyền động cho tay biên, tay biên sẽ biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của pitton, nhờ pitton di chuyển tịnh tiến qua lại trong xylanh, máy nén sẽ thực hiện quá trình hút và nén môi chất Máy nén hở thường dùng loại máy nén pitton thuận dòng

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nén pitton đứng thuận dòng

5: Van hút; 6: Van đẩy 12: Nắp xi lanh

Khi bắt đầu vận hành, người ta phải nối thông đường hút và đường đẩy của máy nén, động cơ chỉ phải thắng quán tính và ma sát động cơ nên động cơ đạt tốc độ định mức rất nhanh, khi máy nén đã chạy đều mới khóa van nối thông đường hút và đường đẩy kết thúc quá trình khởi động

Hơi môi chất đi vào phần giữa của xi lanh, khi pitton đi xuống, hơi tràn vào khoang giữa pitton qua van hút tràn vào xi lanh Van hút bố trí ngay trên đỉnh pitton Khi pitton vượt qua điểm chết dưới để đi lên trên, do lực quán tính, van hút đóng lại hơi được nén lên áp suất cao rồi đẩy ra ngoài qua van đẩy được bố trí trên nắp trong của xi lanh Như vậy dòng môi chất không đổi hướng khi đi qua xi lanh

- Ưu điểm:

+ Tăng tiết diện van hút, van đẩy để giảm tổn thất áp suất

+ Có thể điều chỉnh vô cấp năng suất lạnh nhờ điều chỉnh vô cấp đai truyền làm thay đổi tốc độ máy nén;

+ Bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ tương đối cao;

+ Dễ gia công các chi tiết thay thế vì công nghệ đơn giản;

16

+ Có thể sử dụng động cơ điện hoặc sử dụng động cơ xăng, dầu để truyền động cho máy nén khi không có điện khi lắp trên các phương tiện giao thông

- Định nghĩa: Máy nén nửa kín có động cơ lắp chung trong vỏ của máy nén Các

mặt đệm kín khoang môi chất đều là loại mặt đệm kín có gioăng, được siết chặt với thân máy bằng các bu lông Trên máy có bố trí các van hút, đường đẩy, mắt dầu Hình giới thiệu nguyên tắc cấu tạo của máy nén nửa kín thường sử dụng

máy nén ngược dòng

Hình 2.2 Nguyên lý cấu tạo máy nén pitton đứng ngược dòng

- Nguyên lý làm việc:

Van hút không bố trí trên đỉnh của pitton nên pitton đơn giản, gọn nhẹ, có thể tăng tốc độ, van hút và đẩy được bố trí trên nắp xi lanh, phía trên nắp xi lanh được chia thành hai khoang hút và đẩy riêng biệt

Hình 2.3 Nguyên lý cấu tạo máy nén nửa kín

2: Khối vỏ xi lanh đúc liền 9: Stato

xi lanh thực hiện quá trình hút, nén và đấy của hơi môi chất;

Hơi môi chất sau khi đi qua cuộn dây làm mát động cơ điện sẽ đi vào khoang hút bên thành xi lanh rồi vào xi lanh qua van hút Khi pitton chuyển động qua lại trong xi lanh làm thay đổi thể tích giới hạn bởi xi lanh và bề mặt pitton tạo nên các quá trình hút, nén Pitton chuyển động từ điểm chết trên đến điểm chết dưới thể tích tăng đến lớn nhất, van hút mở ra để hơi môi chất đi vào

xi lanh Pitton chuyển động ngược lại, thể tích nhỏ dần bắt đầu quá trình nén và đẩy hơi môi chất lạnh Lúc này hai van hút và đẩy đều đóng

Việc giảm tải cho máy nén trong quá trình khởi động được thực hiện một cách tự động, các van chặn đường hút và đường đẩy của máy ở trạng thái mở hoàn toàn;

Động cơ điện được làm mát theo hai cách: hơi môi chất hoặc quạt làm mát từ bên ngoài

Hình 2.4 Cấu tạo máy nén nửa kín

3: Tấm hãm cố định rô to vào động cơ 13: Van một chiều

+ Kích thước máy nhỏ hơn máy nén hở, diện tích lắp đặt không lớn;

+ Không có tổn thất truyền động do trục khuỷu liền với trục động cơ; + Vận hành đơn giản, an toàn, tin cậy, bảo dưỡng đơn giản

- Nhược điểm:

+ Van có tiết diện nhỏ nên tăng tổn thất áp suất;

+ Chỉ sử dụng cho các loại môi chất không dẫn điện;

+ Không điều chỉnh được năng suất lạnh vì không có puli điều chỉnh vô cấp chỉ có khả năng điều chỉnh theo từng cấp và thực hiện tương đối phức tạp;

+ Việc sửa chữa động cơ khó khăn hơn so với máy nén hở;

+ Độ quá nhiệt hơi hút cao nếu dùng hơi hút làm mát động cơ

1.2.3 Máy nén kín:

- Định nghĩa: Máy nén kín (block) là loại máy nén và động cơ điện được bố trí trong một vỏ máy bằng thép hàn kín Hình giới thiệu hình dáng bên ngoài và nguyên lý cấu tạo máy nén kín thường sử dụng máy nén ngược dòng như hình a

Phần lớn block sử dụng động cơ một pha nên chiều quay đã được cố định qua cuộn khởi động

Đối với block lớn từ 2,5kW trở lên thường sử dụng động cơ ba pha Đối với các block này, các đầu dây đã được đánh dấu để đảm bảo chiều quay đúng của trục Nếu lắp nhầm, trục quay sai chiều, dầu không lên máy nén sẽ bị hỏng ngay sau một thời gian chạy rất ngắn Các block có trục nằm ngang nhất thiết phải có bơm dầu bôi trơn

19

Hình 2.5 Nguyên lý cấu tạo máy nén kín

Người ta còn sơn vỏ màu đen để vỏ bức xạ nhiệt ra môi trường bên ngoài Một số block còn bố trí một vài vòng ống xoắn làm mát máy nén gián tiếp qua làm mát dầu Hơi nóng sau khi được làm mát ở dàn ngưng tụ sẽ được đưa trở lại qua vòng xoắn làm mát dầu sau đó đưa trở lại dàn ngưng tụ

Điều chỉnh tốc độ động cơ điện khó khăn Tuy nhiên ngày nay người ta đã

áp dụng phương pháp biến đổi tần số để điều chỉnh tốc độ động cơ dẫn đến điều chỉnh được năng suất lạnh Tuy nhiên, do năng suất lạnh và công suất động cơ nhỏ nên có thể áp dụng phương pháp ngắt máy nén khá đơn giản

1.3 Các chi tiết của máy nén Piston

1.3.1 Thân máy

- Cấu tạo thân máy nén, nhiệm vụ:

Thân máy còn được gọi là cacte hay block cacte, nó là vỏ bọc ngoài của máy nén, có nhiệm vụ gá đỡ các bộ phận như bơm dầu, bạc đạn, trục khủyu, piston, xilanh Do yêu cầu đó thân máy phải đủ nặng và ổn định Bên trong thân

20

máy phải có đủ không gian đủ rộng để chứa dầu bôi trơn, để quan sát lượng dầu người ta làm một cửa kính Ngoài ra người ta còn làm một cửa thao tác để sửa chữa

- Đặc điểm của thân máy nén:

Thân máy đúc bằng gang xám và chế tạo bằng phương pháp đúc Khi có yêu cầu giảm nhẹ khối lượng ta có thể chế tạo thân máy bằng hợp kim nhôm Trên thân máy có bố trí các chi tiết cơ khí chính xác để lắp ráp trục khuỷu, xilanh, các cửa nạp dầu, quan sát dầu Đường hơi bố trí trong thân máy sao cho các bụi dầu không cuốn theo hơi vào xilanh mà phải được tách ra và trở lại xilanh Các vị trí gia công cơ khí trên máy nén phải đảm bảo chính xác cao như

độ động tâm, độ vuông góc

Hình 2.6 Thân máy nén 8 xi lanh bằng gang đúc 1- Chân bu lông; 2 – Lỗ lắp van nạp, xả dầu; 3 - Ổ lắp lưới lọc đường hút; 4 – Lỗ lắp lưới lọc dầu; 5 – Lỗ xả dầu; 6 – Lỗ lắp trục khuỷu; 7 – Cửa nối đường hút; 8 – Lỗ lắp bộ điều chỉnh năng suất lạnh; 9 - Ổ lắp lưới lọc đường hút; 10 – Lỗ lắp tai cẩu vận chuyển; 11 – Lỗ lắp van an toàn; 12 – Lỗ công nghệ; 13 – Lỗ lắp xi lanh; 14 – Cửa thao tác lắp trục khuỷu; 15 – Lỗ lắp đường dầu

1.3.2 Xi lanh:

- Cấu tạo của xi lanh, nhiệm vụ:

Xilanh là bộ phận có nhiệm vụ chứa hơi gas hút vào đối với máy nén nhỏ xilanh được đúc cùng với thân máy Đối với máy nén lớn thì xilanh được đúc riêng bằng vật liệu chất lượng cao Sau đó được lắp vào thân máy ta gọi là sơmi xilanh

- Đặc điểm của xi lanh máy nén:

Xilanh được chế tạo với độ chính xác cao, khe hở giữa xilanh và pitton loại có xéc măng bằng 1/1000 đường kính, xilanh có đường kính bé hơn 5mm thì người ta không dùng xéc măng, trong trường hợp này khe hở bằng 3/1000 đường kính Phía trên xilanh có hai nắp: nắp trong và nắp ngoài

Hình 2.8 Xilanh

Đối với các máy nén ngược dòng nắp trong cố định nhưng với các máy nén thuận dòng NH3 thì nắp trong là nắp an toàn Nắp có thể bị đẩy lên cao trong trường hợp áp suất lên cao do hút phải lỏng

Bề mặt của lòng xilanh được gia công rất bóng, độ bóng đạt được là cấp

10 - 13 và phải qua quá trình mài nghiền Đối với máy nén NH3 và đôi khi R22,

22

do nhiệt độ cuối quá trình nén rất cao nên đầu xilanh có bố trí áo nước làm mát Các máy nén khác được bố trí cánh tản nhiệt, một số trường hợp không cần cánh tản nhiệt

1.3.3 Piston – xéc măng:

- Cấu tạo của pitton máy nén, nhiệm vụ, đặc điểm:

Pitton có dạng hình trụ, thường được chế tạo bằng nhôm hoặc hợp kim nhôm để giảm quán tính Để tránh mài mòn xilanh và pitton, vận tốc của pitton không vượt quá 4m/s Với máy nén nhỏ tốc độ có thể tăng lên Loại pitton dùng cho máy nén ngược dòng không có clapê hút bố trí trên đầu pitton gọi là pitton không thủng

Hình 2.9 Pitton

Loại pitton dùng cho máy nén thuận dòng ở đầu pitton có gắn clapê hút gọi là pitton thủng, hơi gas có thể đi xuyên qua pitton

-Cấu tạo của xéc măng máy nén, nhiệm vụ, đặc điểm:

Xéc măng có nhiệm vụ bịt kín khoảng hở giữa pitton và xilanh dẫn dầu bôi trơn lên đầu xilanh, tương ứng với hai nhiêm vụ đó có 2 xéc măng là xéc măng dầu và xéc măng kín

23

Hình 2.10 Xéc măng

Xéc măng kín có thể lắp từ hai đến bốn chiếc Xéc măng dầu có thể lắp từ

1 - 2 chiếc và trong đó có khoan các lỗ để phân bố dầu bôi trơn Xéc măng được làm bằng vật liệu đàn hồi và chịu được sự mài mòn

1.3.4 Tay biên:

- Cấu tạo của tay biên máy nén, nhiệm vụ:

Tay biên là chi tiết nối giữa trục khuỷu và pitton để biến chuyển động quay của trục khủyu thành chuyển động tịnh tiến của pitton và xilanh Tay biên được làm bằng thép rèn có hai lỗ, lỗ nhỏ ở trên được lắp với chốt pitton, lỗ dưới được lắp với trục khuỷu Các lỗ lắp ráp đều có bạc lót có rãnh dầu bôi trơn để chống mài mòn Đầu dưới để lắp được vào trục khuỷu tay biên phải có hai mảnh, ghép với nhau bằng bu lông

Hình 2.11 Tay biên

- Đặc điểm của tay biên máy nén:

Trong các máy nén nhỏ tay biên làm bằng đồng hoặc hợp kim nhôm, trên thân của tay biên có bố trí các lỗ dẫn dầu bôi trơn cho các bề mặt ma sát của chốt pitton

1.3.5 Trục khuỷu:

- Cấu tạo của trục khuỷu máy nén, nhiệm vụ:

Trục khuỷu: là một trong các chi tiết quan trọng nhất của máy nén, trục phải có độ bền cơ học cao, cứng vững và khó mài mòn Trong các máy nén cỡ vừa và cỡ lớn, một trục đầu của trục khủy được lắp bánh đai, đầu kia được lắp bánh răng truyền động cho bơm dầu Hai đầu trục được lắp trên hai ổ đỡ Ở giữa

Trục được chế tạo bằng thép, các lỗ trục phải đồng tâm, các phần lắp ráp phải có độ bóng cao và được tôi chống mài mòn

- Đặc điểm của trục khuỷu máy nén:

Các máy nén kín nhỏ thường dùng trục lệch tâm Một đầu trục được bố trí then để lắp vào rô to động cơ Bánh lệch tâm có thể liền với trục có thể ghép với trục bằng bu lông

1.3.6 Van hút – van đẩy:

- Cấu tạo của van hút của máy nén, nhiệm vụ, đặc điểm:

Làm việc tự động theo hiệu áp suất khi áp suất hút trong xilanh giảm xuống nhỏ hơn áp suất hút khoảng 0,3 kg/cm2 thì van hút tự động mở cho hơi môi chất đi vào xi lanh

Các lá van được chế tạo bằng thép đàn hồi có độ dày 0,2 - 2mm Ở trạng thái cân bằng áp suất các van tự động kín nhờ lực đàn hồi của chính nó hay lực

lò xo Những chi tiết chủ yếu của van (clape) gồm tấm van, đế van, cữ van hạn chế độ nâng của tấm van Đế của van hút liền với đầu xi lanh có bố trí nhiều lỗ cho hơi hút đi vào

25

Hình 2.13 Lá van hút

- Cấu tạo của van đẩy của máy nén, nhiệm vụ, đặc điểm:

Làm việc tự động theo hiệu áp suất khi áp suất trong xilanh tăng cao hơn

áp suất đẩy 0,7 kg/cm2 thì van đẩy tự động mở

Các lá van đƣợc chế tạo bằng thép đàn hồi có độ dày 0,2 - 2mm Ở trạng thái cân bằng áp suất các van tự động kín nhờ lực đàn hồi của chính nó hay lực

lò xo Những chi tiết chủ yếu của van (clape) gồm tấm van, đế van, cữ van hạn chế độ nâng của tấm van Trong những máy nén nhỏ cơ cấu van đơn giản hơn nhiều

Hình 2.14 Lá van đẩy

1.3.7 Cơ cấu giảm tải khi khởi động (Van khởi động):

- Cấu tạo cơ cấu giảm tải khi khởi động của máy nén, nhiệm vụ:

26

Van khởi động đối với máy nén lớn để giảm tải khi khởi động Khi khởi động làm cho máy nén khởi động dễ dàng, người ta bố trí một van khởi động (15) nối giữa đường đẩy và đường hút

Khi khởi động người ta đóng van hút (13) và van đẩy (14) và mở van khởi động(15) để làm cho đầu hút và đầu đẩy của máy nén thông nhau lúc đó công nén không còn đáng kể, công suất động cơ chỉ để khắc phục ma sát và quán tính các chi tiết khác sau khi khởi động xong người ta mở các van đẩy (13) và sau đó mới từ từ mở van hút (14) rồi khóa van khởi động (15) lại

Hình 2.15 Máy nén hở, 2 xi lanh đứng thuận dòng

1 – Thân máy; 2 – Trục khuỷu; 3 – Tay biên; 4 – Xi lanh; 5 – Nắp xi lanh;6 – Nắp khoang đẩy; 7 – Lò xo; 8 – Áo nước làm mát; 9 – Van hút;

10 – Pitton;11 – Bánh đai; 12- Cụm bịt kín cổ trục; 13 – Van chặn đầu đẩy; 14 – Van chặn đầu hút; 15 – Van khởi động; 16 – Van an toàn

- Đặc điểm cơ cấu giảm tải khi khởi động của máy nén:

Chỉ được thiết kế với máy nén có công suất lạnh trung bình và lớn

1.3.8 CƠ CẤU BÔI TRƠN MÁY NÉN:

- Cấu tạo của cơ cấu bôi trơn máy nén, nhiệm vụ:

Có tác dụng làm giảm độ ma sát và mài mòn các chi tiết Giảm năng lượng tiêu hao và làm tăng độ kín trong các chi tiết Có 2 phương pháp bôi trơn

là bôi trơn bằng té dầu và bôi trơn bằng bơm dầu

- Đặc điểm của cơ cấu bôi trơn máy nén:

a Phương pháp té dầu:

Trong các máy nén nhỏ kín hoặc nửa kín công suất nhỏ Nếu trục khuỷu lệch tâm đặt thẳng đứng, người ta bố trí các rãnh dầu theo đường xoắn ốc trên trục Nếu trục khuỷu đặt nằm ngang phải bôi trơn bằng cách té dầu hoặc bơm dầu Có những cánh té dầu được bố trí ở trục khủyu Khi trục khuỷu quay các cánh này sẽ té dầu lên các bề mặt chi tiết để bôi trơn

27

b Phương pháp bơm dầu:

Trong các máy trung bình và lớn, người ta sử dụng bơm dầu để bôi trơn Bơm dầu là hút dầu và bơm lên áp suất nhất định sau đó dầu sẽ theo các đường bôi trơn đến các vị trí cần thiết Đơn giản nhất là bơm dầu bánh răng; 1 bánh răng chủ động được nối vào đầu cuối của trục khuỷu để nhận truyền động còn bánh răng bị động quay tròn theo bánh chủ động Khi máy nén làm việc, trục khuỷu quay các bánh răng quay dầu được hút từ thân máy nén qua phin lọc dầu lên và được dẫn đến các chi tiết chuyển động qua các lỗ khoan trên thân các chi tiết và các ống dầu Áp suất dầu luôn cao hơn áp suất vỏ máy từ 0,6 đến 1,2 at

Ở máy lớn bơm dầu có động cơ riêng truyền động không phụ thuộc vào trục khuỷu

1.3.10 VAN AN TOÀN CỦA MÁY NÉN:

Đối với máy có năng suất nhỏ, bảo vệ máy nén bằng rơ le bảo vệ Đối với máy lớn, người ta bảo vệ máy bằng van an toàn Van an toàn có nhiệm vụ bảo

vệ máy nén khi áp suất đường đẩy vượt quá mức cho phép do quên không mở

28

van chặn đường đẩy, do thiếu nước hoặc không có nước làm mát thiết bị ngưng

tụ gây nguy hiểm hư hỏng thiết bị Van an toàn đặt trên đường ống nối giữa đường đẩy và đường hút Khi áp suất đường đẩy vượt quá giá trị cho phép, lực

áp suất đường đẩy thắng lực lò xo, van an toàn mở ra, xả bớt hơi ở đường đẩy về đường hút, khi áp suất đường đẩy về giá trị an toàn van tự động đóng lại Hiệu

áp để van mở là 1,7Mpa

Hình 2.18 Van an toàn

2 Máy nén Roto

2.1 Định nghĩa và phân loại

Máy nén rô to được ứng dụng trong các máy lạnh nhỏ như máy điều hòa nhiệt độ với môi chất freon Máy nén rô to có nhiều loại như máy nén rô to pitton lăn gọi tắt là máy nén rô to lăn và máy nén rô to tấm trượt, máy nén rô to lắc trong đó máy nén rô to lăn được sử dụng rộng rãi nhất

b Nguyên lý hoạt động:

Khi pitton lăn trong xi lanh sẽ tồn tại hai khoang, khoang hút thể tích sẽ tăng dần khoang đẩy thể tích sẽ nhỏ dần, khi pitton ở trên đỉnh thể tích khoang đẩy sẽ bằng 0 thể tích khoang hút là lớn nhất Khi pitton lăn qua khỏi đỉnh xi lanh thì lại bắt đầu quá trình nén, khoang đẩy và khoang hút lại xuất hiện