Đồ án tủ lạnh dân dụng

Đồ án tủ lạnh dân dụng

Hình 1-1: Giới thiệu một tỦ lạnh gia đình với các ngăn để bảo quản lạnh khác nhau

II Các đặc tính kỹ thuật của tủ lạnh

Các đặc tính cơ bản của tủ lạnh bao gồm:

- Dung tích hữu ích của tủ gồm dung tích buồng lạnh và dung tích ngăn đông Dung tích hữu ích của tỦ lạnh gia đình thường từ 40 đến 800 lít TỦ một buồng có thể có dung

tích đến 3501 TỦ hai và ba buồng có dung tích từ 100 đến 800 lít Dung tích hữu ích

chiếm khoảng 0,8 đến 0,93 dung tích thực tế của tủ Ngăn kết đông thường chiếm từ 5 đến 25% Dung tích hữu ích chiếm 0,3 đến 0,5 thể tích phủ bì của tủ nghĩa là phần võ cách nhiệt và đặt máy chiếm tới 0,5 đến 0,7 thể tích tủ Khối lượng củ tủ tính theo dung

tích tủ khoảng 0,24 đến 0,5kg/lít

- Kí hiệu sao (*) trên tủ đặc trưng cho nhiệt độ đạt được ở ngăn đông:

Một sao (*) tương Ứng nhiệt đỘ ngăn đông -6°C

Hai sao (**)tương ứng nhiệt đỘ ngăn đông -12°C

Ba sao (***)tương ứng nhiệt đỘ ngăn đông -18°C

Trang 1

Và đôi khi có cả bốn sao (****) tương ứng với nhiệt độ -24°C Tuy nhiên khi đó nhiệt

độ buỒng lạnh vẫn trên 0°C và nhiệt đỘ buồng bảo quản rau qua van dat +7 đến +10°C

phù hợp với chức năng bảo quản của từng ngăn

- Kiểu tủ: một, hai, ba hoặc nhiều buồng, loại kê trên bàn hay gắn tường, loại kê trên sàn thường có lốc đặt dưới phía sau, loại gắn tường lốc đặt phía trên tủ có một số

tủ đông có cửa phía trên khi có thể gọi là thùng lạnh

- Loại tỦ: ngày nay lưu hành tên thị trường chủ yếu có hai loại: tủ lạnh nén hơi và

tủ lạnh hấp thụ Tủ lạnh nén hơi có lốc kín trong đó bố trí máy nén và động cơ, môi chất là freôn R12 TỦ lạnh hấp thụ là tỦ không có lốc, môi chất là ammoniac/nước làm

việc theo phương pháp hấp thụ khuếch tán, ngoài khả năng dùng điện để chạy máy còn

có thể dùng đèn dầu hỏa, đèn ga đề chạy máy

- Phương pháp xả đá: xả đá thủ công, xả đá bán tự động hoặc tự động dùng hơi nóng hoặc dây điện trở

- Điện áp sử dụng 100, 110, 127, 200 hoặc 220V ; 50 hoặc 60Hz Thông thường 6

Việt Nam tủ sử dụng điện áp 220V 50Hz nhưng một số tủ nhập từ Liên Xô cũ có loại

127V 50Hz, nhập từ Nhật 100V 60Hz đôi khi 200V 60Hz

- Dòng điện định mức khi khởi động LRA (Locked Rotor Amperes) và khi chạy có tai FLA ( Full Load Amperes) [A]

- Ngoài các đặc tính cơ bản trên đôi khi khách hàng còn quan tâm đến các thông số

khác của tủ như tủ có hoặc không có quạt dàn lạnh, cửa ngăn đông và đôi khi cả ngăn lạnh có được sưởi chống dính do băng giá hay không ; nước sẩn xuất và nơi sản xuất ; lốc nằm hay lốc đứng ; kích thước phủ bì và khối lượng tủ

II Đặc trưng công suất động cơ và dung tích của tỦ

Lốc tủ lạnh gia đình dung tích đến 250 lít thường có động cơ từ 1/12 mã lực (HP) đến 1/6 mã lực Bảng 1-1 giới thiệu đặc trưng công suất động cơ và dung tích tỦ theo

hang Danfoss (Đan Mạch) Dung tích tủ và công suất động cơ phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như dung tích ngăn đông, nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ ngưng tụ, hiệu quả cách nhiệt võ

tU Dung tích ngăn đông càng nhỏ, nhiệt độ bay hơi lớn, nhiệt độ ngưng tụ nhỏ và hiệu quả cách nhiệt tốt thì yêu cầu công suất động cơ nhỏ

Bảng 1-1: Đặc trưng công suất động cơ và dung tích

IV Đặc trưng nhiệt độ của tủ

Các tủ lạnh một buồng có phân bố nhiệt đỘ như sau: Ở ngăn đông nhiệt đỘ đạt -6, -12 hoặc -18°C tùy theo sỐ sao của tủ ( *, ** hoặc **** ) Ở buồng lạnh nhiệt độ từ 0

đến 5° và Ở ngăn đựng rau quả từ 7 đến 10°C Tuy nhiên nhiệt độ này còn thay đổi

theo vị trí núm thermostat cũng như theo nhiệt đỘ môi trường bên ngoài

Nhiệt độ môi trường bên ngoài °C

Hình 1-2: Giới thiệu đặc trưng nhiệt độ của tủ lạnh 31471 KX240 dung tích

240 lít phụ thuộc vào núm điều chỉnh thermostat và nhiệt đỘ môi trường bên ngoài

Trang 3

Hình 1-3: giới thiệu sự biến thiên nhiệt độ trong buồng lạnh và ngăn đông của tủ

lạnh ở vị trí thermostat theo thời gian

ep

ẹ 2n

X l8M :

OFF OrE OFF OFF

>

Hình 1-3: Biến thiên nhiệt đỘ buồng lạnh và ngăn đông khi tỦ lạnh hoạt

động bình thường với chu kỳ xả đá

v Hệ số thời gian làm việc

_ Tủ lạnh làm việc theo chu kỳ, khi nhiệt độ đủ thấp thermostat ( rơle nhiệt độ )

ngắt điện tỦ dừng, nhiệt đỘ trong tỦ lạnh tăng dần và khi tăng quá mức cho phép

thermostat đóng mạch cho máy làm việc lại Hệ số thời gian làm việc là tỉ số thời gian

làm việc trên thời gian của cả chu kỳ làm việc và nghỉ

Trang 4

VI Chỉ tiêu tiêu thụ điện

Điện năng tiêu thụ cho tủ lạnh phụ thuộc vào các yếu tỐ chính như sau:

= Nhiệt độ môi trường bên ngoài

- Vi tri van nim thermostat

- Công suất định mức của động cơ máy nén

- Hệ số thời gian làm việc

- Áp suất ngưng tụ và bay hơi

- Số lần mở cửa và thời gian để cửa mở

= T6n hao qua biến thế và ổn áp nếu có

Nói chung tổn hao điện năng phụ thuộc vao t tính năng kỷ thuật va đặc trưng vận hành của tỦ Tuy cùng tính năng kỷ thuật nhưng nếu vận hành sai, ví dụ dàn ì ngưng lye do

để gần bếp, do không thoáng, khí, do ánh nắng chiếu vào hoặc dàn lạnh để thực : phẩm quá chặt, băng tuyết đóng quá dày thì điện năng tiêu tốn hơn đáng kể Để giảm tổn hao qua thiết biến thế và ổn áp cần bố trí thiết bị ngắt để biến thế và thiết bị cùng ngắt khi

Dien tieu thu

Hình 1-4: Điện năng tiêu thụ phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và vị

trí núm thermostat cỦa tỦ 37 240 lít

Với cùng nhiệt trong buỒng lạnh là 4°C nếu nhiệt độ bên ngoài là 20°C phải điều chỉnh núm vặn vào số 2, tiêu thụ điện năng khoảng 0,8 kWh/24h và nếu nhiệt độ bên

Trang 5

ngoài tăng lên đến 30C, phải điều chỉnh núm vặn đến số 6 và điện năng tiêu thụ lên đến 1,7 kWh/24h

Theo các số liệu của Mỹ, các tủ lạnh từ 100 đến 250 lít tiêu tốn điện năng khoảng

0,4 đến 1,0 kWh/24h ở nhiệt độ môi trường 25°C các tỦ lạnh lớn từ 200 đến 300 lít ở

nhiệt độ môi trường 32°C tiêu tốn từ 1,0 đến 2,0 kWh/24h

Trang 6

Chương 2

TU LANH NEN HOI

1 Giới thiệu

TỦ lạnh nén hơi là tủ lạnh có lốc gồm máy nén và động cơ điện được hàn kín trong

vỏ thép hình trụ thẳng đứng, nằm ngang hoặc hình ô van , môi chất là freôn R12 đôi

khi R22 hoặc R502 đối với tủ lạnh đông TỦ lạnh nén hơi có những ưu điểm rõ ràng so

với các tủ lạnh khác do đó được sử dụng rất rộng rãi và chiếm đa số về số lượng trên thị trường

~ HỆ số lạnh hơn nhiều so với tủ lạnh hấp thụ hoặc nhiệt điện

— Công suất lạnh ổn định, ít phụ thuộc vào nhiệt đỘ môi trường bên ngoài

— Độ tin cậy và tuổi thọ cao, tiêu tốn điện năng thấp

—Do tiếp thu được tiến bộ về khoa học và kỹ thuật, ngày nay tủ được tự động hóa hoàn toàn và hầu như không gây tiếng ồn, dáp ứng được các đòi hỏi về ngoại nghi, hiện đại hình thức và thẩm mĩ

IL Cau tạo tủ lạnh nén hơi

1 Đặc điểm cấu tạo

Hình 2-1: Cấu tạo tủ lạnh CAPATOB Liên Xô ( cũ ) 1- VỎ cách nhiét; 2- Cánh tu; 3- Ngăn đông (có dàn bay hơi)

4- Giá để thực phẩm; 5- Hộp đựng rau quả; 6- Gia dung chai lo;

7- Dàn ngưng; 8- Phin sấy, lọc; 9- Lốc

Trang 7

Một tủ lạnh bao giỜ cũng có hai phần chính là hệ thống máy lạnh và vỏ cách nhiệt

Hai phần này được ghép với nhau sao cho gọn gàn và thuận tiện nhất

~ Vỏ cách nhiệt: được làm bằng polyrethan hoặc polystirol VỔ ngoài bằng tôn sơn màu trắng sáng, bên trong là khung bằng nhựa, cửa tủ cũng được cách nhiệt Trong tủ có

bố trí các giá để đặt chai, lọ, trứng, bơ

- Hệ thống máy lạnh: gồm máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, Ống mao, phin sấy-

lọc

2 Các chỉ tiết của máy lạnh nén hơi

a) Máy nén

Máy nén có nhiệm vụ hút hơi môi chất sinh ra Ở dàn bay hơi để nén lên áp suất cao

và đẩy vào dàn ngưng tụ Máy nén do đó phải có năng suất hút phù hợp với tải nhiệt của

dàn bay hơi và ngưng tụ Do yêu cầu tiện nghỉ máy nén phải có tuổi thọ và độ tin cậy

cao, không rung, không Ồn

5- Khoang nén 13- Các tiếp điểm;

Toăa bộ waáynóén và động cơ được bố trí trên 4 lò xo chống rung để khi khởi động

và dừng thì rung động không truyền ra ngoài vỏ tủ Hơi hút về từ dàn bay hơi đi vào vỏ

làm mát động cơ sau đó được hút vào xilanh, nén lên áp suất cao đẩy vào ống đẩy để dir

a ngoài vỏ máy

Do máy nén làm việc theo dạng xung động, để giảm tiếng ồn, trên đường hút và đường đẩy có bố trí hộp tiêu âm Khi làm việc máy nén cần được bôi trơn bằng dầu nhờn có đỘ nhớt thích hợp Trên bể mặt trục khuỷu có bố trí rãnh xoắn và miệng hút dầu Khi trục quay, do lực ly tâm dầu được hút lên, đi theo rãnh xoắn vào các ổ đỡ, vào

Trang 8

bạc tay biên, chốt pittông rồi chảy tràn ra ngoài vào bề mặt xilanh, bôi trơn tất cả các bể

mặt ma sát,

b) Dàn ngưng

Dàn ngưng là thiết bị trao đổi nhiệt giữa một bên là chất lạnh ngưng tụ và một bên

là môi trường làm mát là nước hoặc không khí

9)

d)

Hinh 2-2: Cấu tạo một số loại dàn ngưng tủ lạnh

a) Dàn ngưng ống xoắn nằm ¡ngang ; b) Dàn ngưng ống xoắn thẳng đứng ;

c) Dàn ngưng Ống thép nằm ngang, cánh bằng tấm liền dập khe gió ; d) Dàn ngưng

ống xoắn nằm ngang cố định lên tấm liền

Dàn ngưng của tỦ lạnh gia đình hầu hết là loại dàn nh (không khí đối lưu tự nhiên) Tuy nhiên Ở những tủ lạnh lớn cũng có loại dàn quạt (không khí đối lưu cưỡng

bức) Một số loại dàn ngưng tĩnh được biểu diễn trên hình 2-2 Phần lớn các tủ lạnh gia đình có dàn theo kiểu Ống xoắn nằm ngang (H2-2a) hoặc ống xoắn thẳng đứng (H2-2b)

Hai loại này thường được chế tạo bằng ống thép @5 với cánh tản nhiệt bằng dây thép

91,2 2 dén 62 han dính lên ống thép Không khí đối lưu tự nhiên đi từ dưới lên còn môi chất đi từ trên xuống @ hoặc tỪ trái sang phải (b) Các loại Xaratop đời mới thường sử dụng loại dàn ống xoắn thẳng đứng So với dàn ống xoắn nằm ngang, dàn Ống xoắn

Trang 9

thẳng đứng có ưu điểm là đầu ra của mỗi chất lỏng ở xa đầu lốc nên không bị nhiệt thải ở đầu lốc làm cho nóng lên

Ngày nay, các dàn ngưng của các tỦ lạnh hiện đại không còn đặc riêng ở phía sau

tủ nữa mà bố trí giấu vào cả 3 mặt tỦ (mặt sau và 2 mặt bên) Khi tủ hoạt động ta sẽ

thấy toàn bộ vỏ ngoài, nơi có bố trí dàn ngưng nóng lên Nhiệt được thải trực tiếp vào không khí Dàn ngưng bố trí theo kiểu này được bảo vệ tốt hơn, không bị hư hỏng do vận chuyển Tuy nhiên, cần phải bảo quản dàn thật tốt vì có hỏng hóc, rò rỉ thì rất sữa chữa

Các loại dàn ngưng loại cánh liền có dập khe gió (H2-2c) và không dập khe gió (H2-2d) ít thông dụng hơn Các ống xoắn có thể bằng thép hoặc bằng đồng Các tấm liền làm cánh có thể bằng tôn hoặc bằng nhôm Kết cấu kiểu này cần có sự tiếp xúc tốt

giỮa Ống và tấm TỦ zïl còn sử dụng loại dàn ngưng tấm nhôm Chúng được gia công tỪ

2 tấm nhôm cán dính vào nhau có bố trí rãnh cho môi chất ngưng tụ và khe gió để đối lưu không khí tỐt hơn

Dàn ngưng không khí cưỡng bức ít được sử dụng trong tủ lạnh gia đình mà phần lớn được sử dụng trong tủ lạnh, quầy lạnh thương nghiệp, máy điều hòa không khí

c) Dàn bay hơi

Dan bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt giỮa môi chất lạnh sôi và môi trường cần làm

lạnh

Dan bay hơi của tỦ lạnh gia đình chia ra 2 loại chính: dàn bay hơi đối lưu không khí

tự nhiên (dàn tĩnh) và dàn bay hơi đối lưu không khí cưỡng bức (dàn quạt)

Hinh 2-3: Một số dạng dàn bay l hơi a) Ống đứng ; b) Ống x xoắn ; c) Ống xoắn có cánh tan nhiét ; d) Ong tấm ;

e) Kiểu tấm (thép không rỉ) ; ?) Kiểu tâm (nhôm)

Dan tinh đại bộ phận là dàn nhôm kiểu tấm có kênh (rãnh) cho môi chất lỏng sôi bên trong (H2-3f) Dàn tấm nhôm gồm hai tấm được chế tạo như sau: nhôm tấm được làm sạch bề mặt một cách hết sức cẩn thận và trên một tấm người ta dùng thuốc màu

vẽ hình các rãnh môi chất theo yêu cầu Màu vẽ chống được sự khuyếch tán vào nhau của nhôm khi cán Do áp suất rất lớn, hai tấm nhôm dính liền lại trừ các rãnh đã vẽ

Trang 10

bằng thuốc màu Người ta đặt các tấm nhôm đã cán vào khuôn và bơm vào rãnh chất

lỏng có áp suất lớn (từ 80 đến 100 at), rãnh sẽ nở ra, có hình dáng và chiều cao như yêu

cầu Sau đó dàn được làm sạch uốn thành hộp phù hợp với ngăn đông, nối các đầu nối

và phủ bể mặt để bảo vệ

Dàn nhôm kiểu tấm có ưu điễm rất lớn là rẻ tiền, tốn ít vật liệu, các rãnh môi chất

có thể thiết kế tỏa nhánh lớn dần theo thể tích khí sinh ra từ đầu dàn đến cuối dàn bay

hơi Công nghệ sản xuất phù hợp với việc chế tạo hàng loạt, dễ dàng tự động hóa dây

chuyền sản xuất

Dàn bay hơi tấm nhôm có hệ số truyền nhiệt lớn nên gọn nhẹ, bố trí vào tủ dể dàng Tuy nhiên dàn nhôm cũng có nhược điểm là dễ han gỉ, dể bị ăn mòn điện hóa đặc biệt với mối hàn đồng nhôm giữa dàn bay hơi với ống mao cũng như với ống hút của máy nén, do đó cần có biện pháp chống han gỉ không để hóa chất hoặc thực phẩm mặn

trên dàn Cần bảo vệ mối hàn đồng nhôm khô ráo đề tránh ăn mòn điện phân, phá hỦy

phần nhôm của mối hàn Nhôm bị cồn rượu ăn mòn nên không được tiêm methanol vào

yêu cầu cụ thể của ngăn tủ

Ở các loại tủ hiện đại, các dàn lạnh đều được bọc một lớp phủ bảo vệ bên ngoài

mà ta không thể nhìn thấy được các rãnh đi của môi chất

Các tỦ lạnh dùng quạt gió lạnh thì dàn bay hơi dạng ống xoắn có cánh Ống xoắn

có thể bằng đồng hoặc bằng nhôm, cánh bằng nhôm, bố trí sát vạch cách nhiệt phía sau ngay dưới quạt dàn lạnh Ngăn đông khi đó chỉ là một giá hoặc hộp kết cấu bẳng nhựa, đựng thực phẩm, có bố trí các kênh gió lạnh để quạt thổi gió lạnh vào

d) Ong mao

Ống mao còn gọi là ống mao dầu hay kapile làm nhiệm vụ tiết lưu Ong mao don

giản là một đoạn ống có đường kính rất nhỏ từ 0,6 đến 2 mm và chiều dài lớn từ 0,5

đến 5m nối giỮa dàn ngưng tụ và dàn bay hoi

Ống mao có ưu điểm là không có chỉ tiết chuyển động nên làm việc phải đảm bảo

với đỘ tin cậy cao, không cần bình chứa Sau khi máy nén ngừng làm việc 3 đến 5 phút,

áp suất sẽ cân bằng giữa hai bên hút và nén nên khởi động máy dé dàng

Nhược điểm của ống mao là dể tắc bẩn, tắc ẩm, khó xác định đỘ dài ống phù hợp cho hệ thống, không thay đổi đươc chế độ làm việc phù hợp với máy nén, dé bi bẹp,

gay, xi khi vận chuyển vì ống có đường kính quá nhỏ

Khi lắp đặc trong hệ thống lạnh, ống mao thường được quấn chung quanh hoặc

bố trí dọc theo ống hút để trao đổi nhiệt với hơi lạnh hút về máy nén làm nhiệm vụ của thiết bị hồi nhiệt trong hệ thống freôn

Khi sửa lại hệ thống lạnh hoặc thay ống mao thƯờng phải tính toán xác định lại chiều dài Đây là công việc khó khăn và phức tạp phần lớn phải dựa vào kinh nghiệm

Trang 11

e) Phin sấy, phin loc

Phin sấy là một ống hình trụ vỏ bằng đồng tóp 2 đầu, trong_ bình chứa các chất hút

ẩm như silicagel zêolit để hút hết hơi ẩm (hơi nước) còn sót lại trong vòng tuần hoàn môi chất lạnh

Do freôn R12 hoàn toàn không hòa tan trong nước, nên chỉ 15mg hơi nước còn sót

lại trong hệ thống lạnh cũng đủ gây tắc ẩm cho tủ lạnh Lượng nước nhỏ bé đó đi theo môi chất đến cửa thoát của ống mao vào dàn bay hơi, bị giảm nhiệt độ đột ngột, đóng băng lại và bịt kín cửa thoát của ống mao, không cho môi chất vào dàn bay hơi, dàn bay hơi mất lạnh

Phin lọc dùng để lọc cặn bẩn cơ học ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh như

cát, bụi, bùn, xỉ, vẩy hàn, mạt sắt, gỉ kim loại tránh cho ống mao khỏi bị tắc bẩn và

máy nén khỏi bị cặn bẩn lọt vào các chi tiết chuyển động và bể mặt ma sát gây hỏng

Trang 12

II Nguyên lý làm việc hệ thống lạnh của tủ lạnh

1 Nguyên lý làm việc hệ thống lạnh của tủ lạnh một buồng

4- Phin sấy lọc ; 5- Ông mao ; 6- Dàn bay hơi ; 7- Ông hút

lạnh tủ lạnh một buồng gồm lốc 1 | (may nén va à động cơ), dàn ngưng tụ 3, phin sấy lọc

4, ống mao 5, dàn bay hơi 6, các thiết bị được nối với nhau bằng ống đẩy 2 và Ống hút 7

Môi chất lạnh là freôn R12

Trong dàn bay hơi, môi chất lạnh sôi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp để thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh Hơi sinh ra ở dàn bay hơi được máy nén hút về, nén lên á áp suất cao và đẩy vào dàn ngưng tụ 6 dan ngưng Ì hơi nóng thải nhiệt cho môi trường và ngưng lại thành lỏng Lỏng chảy qua ống mao để vào dàn bay hơi Do tiết diện ống mao

nhỏ nên gây ra hiệu ứng tiết lưu cho dòng chảy qua

Lồng biến đổi tỪ trạng thái có áp suất cao và nhiệt đỘ cao xuống trạng thái có áp suất

thấp và nhiệt đỘ thấp

Trang 13

Nhiệt độ không khí 23C

_ TỦ lạnh làm việc theo chu kỳ: làm việc - nghỉ Khi máy nghỉ áp suất trong máy cân

bằng vì ống mao làm nhiệm vụ thông áp giỮa dàn ngưng tụ và dàn bay hơi Áp suất cân

bằng khoảng 1,7 at Khi máy chạy, áp suất ngưng tụ tăng vọt, áp suất bay hơi giảm Áp suất ngưng tụ tăng tương ứng với nhiệt độ nhưng tụ trong dàn Do cơ chế tỏa nhiệt đối

lưu tự nhiên giữa dàn lạnh và không khí, nhiệt độ ngưng tụ lớn hơn nhiệt độ môi

trường từ 10 đến 15°C Sau một thời gian hoạt động, khi đủ lạnh, thermostat nối mạch cho máy làm việc lại và hệ thống lạnh bắt đầu một chu kỳ làm việc mới Do áp suất cân

bằng nhỏ nên khi dừng lượng môi chất R12 trong hệ thống chỉ ở dạng hơi

2 Nguyên lý làm việc hệ thống lạnh của tủ lạnh hai và nhiều buồng

So với tủ một buồng, tủ hai và nhiều budng có uu điểm sau:

— Quá trình lạnh đông thực phẩm bảo đảm nhanh chóng với chất lượng cao, bảo quản được lâu dài thực phẩm lạnh đông với chất lượng tốt và với số lượng bảo quản lớn hơn

— Duy trì được độ ẩm cao trong phòng lạnh, giảm được đáng kể sự khô hao của sản phẩm bảo quản

— Giảm tiêu tốn điện năng do đỡ mất lạnh vì mở từng ngăn riêng biỆt

Trang 14