CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP

- Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp, sử dụng bình trung gian là thiết bị trao đổi Mục đích hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp theo nguyên lý làm mát trung gian hoàn toàn là giảm đ

DỰ ÁN LCEE 2

MỞ ĐẦU

Năng lượng sử dụng trong ngành chế biến thực phẩm nói chung và thủy hải sản nói

riêng chủ yếu là điện năng Đối với một nhà máy chế biến thực phẩm, điện năng tiêu thụ

trong hệ thống lạnh chiếm khoảng 85% tổng năng lượng tiêu thụ Vận hành hiệu quả hệ

thống lạnh góp phần giảm điện năng tiêu thụ và tăng khả năng cạnh tranh của doanh

nghiệp là vấn đề cấp bách hiện nay

Quá trình làm lạnh hay cấp đông sản phẩm là quá trình liên tục, sự gián đoạn ngoài

ý muốn hay vận hành không đúng quy trình thiết bị của hệ thống lạnh sẽ gây tổn thất lớn

về kinh tế của nhà máy Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghệ sinh học hay hệ

thống lạnh và điều hòa không khí việc ngừng máy bị động do sự cố không những gây ảnh

hưởng lớn đến tổn thất năng lượng mà còn làm tăng nhiệt độ của môi trường làm lạnh hay

cấp đông do tổn thất nhiệt dẫn đến giảm chất lượng sản phẩm gây thiệt hại lớn cho doanh

nghiệp

Để đảm bảo quá trình làm lạnh hay cấp đông diễn ra một cách liên tục, hệ thống

máy lạnh phải thỏa mãn đồng thời rất nhiều yếu tố, trong đó vận hành thiết bị đúng kỹ

thuật và bảo dưỡng thiết bị đúng quy trình mang ý nghĩa quyết định đến tiêu hao năng

lượng của nhà máy

Với các hệ thống lạnh thông thường tại Việt Nam khi vận hành đúng quy trình, bảo

dưỡng hợp lý có thể giảm chi phí năng lượng từ 15% trở lên, giúp cho doanh nghiệp tăng

khả năng cạnh tranh và giảm phát thải khí nhà kính

Ban quản lý Dự án “Chuyển hóa Carbon thấp trong lĩnh vực tiết kiệm năng

lượng” - LCEE trân trọng giới thiệu tài liệu “ CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG

TRONG HỆ THỐNG LẠNH CÔNG NGHIỆP” Tài liệu được phát hành phục vụ hỗ trợ chuyên

gia trong nghiên cứu, tư vấn, tham khảo Mọi sao chép dưới bất kỳ hình thức phải được sự

đồng ý của Tổng cục Năng lượng - Bộ Công Thương

Tài liệu này được biên soạn với mục đích cung cấp cho người vận hành hệ thống

lạnh quy trình vận hành hợp lý và các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lạnh

công nghiệp Nội dung tài liệu gồm có các phần sau:

- Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh;

- Cơ sở lý luận đánh giá hiệu suất hệ thống lạnh;

- Quy trình vận hành hệ thống lạnh hợp lý;

- Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống;

- Tối ưu hóa quá trình vận hành thiết bị trong hệ thống lạnh;

- Tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lạnh

Mọi góp ý, thắc mắc vui lòng liên hệ:

Ban Quản lý dự án LCEE

Địa chỉ: 21 Ngô Quyền, Hoàn Kiếm, Hà Nội

Email: lcee-info@lcee.vn

Website: www.lcee.vn

DỰ ÁN LCEE 3

MỤC LỤC

Chương 1 Nguyên lý hoạt động và hiệu suất của hệ thống lạnh 6

1.1 Tổng quan 6 1.1.1 Phân loại hệ thống lạnh 6 1.1.2 Môi chất lạnh 6

1.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh 10

1.2.1 Hệ thống lạnh một cấp nén 10

1.2.2 Hệ thống lạnh hai cấp nén 15

1.3 Đánh giá hiệu suất làm lạnh của hệ thống lạnh 20

Chương 2 Quy trình vận hành hệ thống lạnh và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình vận hành 23

2.1 Quy trình vận hành hệ thống lạnh 23

2.1.1 Quy định chung 24

2.1.2 Yêu cầu đối với người vận hành 24

2.1.3 Vận hành hệ thống lạnh 24

2.1.4 Vận hành hiệu quả thiết bị trong hệ thống lạnh 31

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của hệ thống lạnh 32

2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi 33 2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ 34 2.2.3 Ảnh hưởng của độ quá nhiệt 35

2.2.4 Ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ bay hơi 36 2.2.5 Ảnh hưởng của khí không ngưng 37 2.2.6 Ảnh hưởng của nước có trong môi chất lạnh 38

2.2.7 Ảnh hưởng của chế độ bôi trơn 41 2.2.8 Ảnh hưởng của chế độ làm mát máy nén 41 2.2.9 Ảnh hưởng của chất lượng cách nhiệt 41 2.2.10 Ảnh hưởng của công nghệ 43

2.1.11 Một số yếu tố ảnh hưởng khác 44 Chương 3 Tối ưu hóa quá trình vận hành và tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lạnh 45

3.1 Tối ưu hóa quá trình vận hành máy nén 45 3.1.1 Điều khiển theo bậc 45

3.1.2 Điều khiển van trượt 46

3.1.3 Điều khiển số vòng quay 46 3.1.4 Tái tuần hoàn môi chất từ đầu nén về đầu hút của máy nén 47

3.2 Tối ưu hóa quy trình vận hành thiết bị ngưng tụ 47

3.3 Tối ưu hóa quy trình vận hành thiết bị bay hơi 48

DỰ ÁN LCEE 4

3.4 Tối ưu hóa quá trình xả băng bằng gas nóng 48

3.5 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng trong hệ thống lạnh và Tiềm năng

3.5.1 Điểu khiển công suất máy nén theo phụ tải 48

3.5.3 Xả khí không ngưng trong hệ thống lạnh 51

3.5.4 Sử dụng hệ thống chống bám cáu cặn trong thiết bị ngưng tụ 53

3.5.7 Giảm tổn thất áp suất trên đường ống hút 60

3.5.10 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng khác 66

DỰ ÁN LCEE 5

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

Bộ điều khiển áp suất

Bộ điều khiển áp suất

Van nước WVTS

DỰ ÁN LCEE 6

Chương 1

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ HIỆU SUẤT CỦA HỆ THỐNG LẠNH

Nội dung chương 1 trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh gồm hệ thống

sử dụng máy nén một cấp và máy nén hai cấp, giúp người vận hành có kiến thức cơ bản về

hệ thống lạnh, từ đó vận hành hệ thống lạnh hiệu quả hơn

1.1 Tổng quan

1.1.1 Phân loại hệ thống lạnh

Quá trình làm lạnh là quá trình tạo ra môi trường có nhiệt độ thấp bằng hệ thống

máy lạnh theo mục đích sử dụng Tùy theo yêu cầu thực tế mà hệ thống máy lạnh sẽ tạo ra

môi trường có nhiệt độ khác nhau, ứng với từng yêu cầu cụ thể hệ thống máy lạnh sẽ có

cấu trúc khác nhau và được phân loại như sau:

- Hệ thống cấp đông, đối với hệ thống này môi trường làm lạnh phải có nhiệt độ

t = (-35-45)0C gồm hệ thống cấp đông liên tục (băng chuyền IQF), hệ thống cấp

đông từng mẻ (tủ đông gió ABF và tủ đông tiếp xúc CF)

- Hệ thống trữ đông, nhiệt độ môi trường do hệ thống này tạo ra trong khoảng

t = (-20-25)0C, mục đích sử dụng để bảo quản thực phẩm sau khi cấp đông

- Hệ thống sản xuất nước đá bao gồm hệ thống sản xuất liên tục (nước đá viên và đá

vảy) và hệ thống sản xuất theo từng mẻ (nước đá cây) Thông thường đối với hệ

thống máy lạnh sản xuất nước đá, nhiệt độ môi trường lạnh được tạo ra khoảng

t = (-7-9)0C;

- Hệ thống kho bảo quản lạnh, đối với hệ thống này tùy thuộc vào loại thực phẩm mà

nhiệt độ môi trường làm lạnh có yêu cầu rất khác nhau, bảo quản thịt, cá, kem trong

khoảng thời gian ngắn t = (-20-10)0C, rau, củ, quả, sữa, đồ hộp… t = (-210)0C;

- Hệ thống điều hòa không khí phục vụ cho con người làm việc, do đó nhiệt độ môi

trường làm lạnh t = (2025)0C Tuy nhiên, đối với các trường hợp yêu cầu nghiêm

ngặt giới hạn nhiệt độ trên sẽ thay đổi

Căn cứ vào nhiệt độ do hệ thống máy lạnh tạo ra theo yêu cầu, cấu trúc hệ thống

máy lạnh cũng sẽ khác nhau, gồm hệ thống lạnh sử dụng máy nén một cấp và hệ thống

máy lạnh sử dụng máy nén hai cấp

1.1.2 Môi chất lạnh

1.1.1.1 Định nghĩa

Môi chất lạnh là loại lưu chất được sử dụng trong hệ thống lạnh, điều hòa không

khí và bơm nhiệt (còn được gọi là chất công tác, môi chất lạnh hay ga lạnh) Nhiệm vụ của

môi chất lạnh là thu nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh và thải nhiệt ra môi trường, trong quá

trình vận chuyển nhiệt này, môi chất lạnh sẽ xảy ra quá trình biến đổi pha bao gồm quá

trình bay hơi (thu nhiệt) và quá trình ngưng tụ (thải nhiệt) Quá trình biến đổi pha chỉ diễn

ra ở máy lạnh hấp thụ và máy lạnh sử dụng máy nén hơi, đối với hệ thống lạnh sử dụng

không khí làm chất công tác thì không xảy ra quá trình biến đổi pha

DỰ ÁN LCEE 7

1.1.1.2 Một số loại môi chất lạnh thông dụng

Căn cứ vào công thức hóa học của môi chất lạnh (ga lạnh), người ta chia thành 6

nhóm riêng biệt, cụ thể như sau:

- Nhóm : Clo –Flo – Carbon: CFCs

- Nhóm: Hydro - Clo –Flo – Carbon: HCFCs

- Nhóm: Hydro - Flo – Carbon: HFCs

- Nhóm: Hydro - Carbon: HCs

- Ammonia

- CO2: Carbonic

Để thuận tiện trong công việc tra cứu tính chất nhiệt động của một số loại môi chất

lạnh thông dụng, tài liệu này sẽ cung cấp số liệu được trình bày trong bảng 1.1, bảng 1.2,

t th ( 0 C)

Áp suất tới hạn (kpa)

Thể tích tới hạn (l/kg)

t th ( 0 C)

Áp suất tới hạn (kpa)

Thể tích tới hạn (l/kg)

R12 Dichlorodifluoromethane −158 112 4113 1,792

Nguồn: ASHRAE handbook, chapter 19, refrigerants, 2001

Mức độ ảnh hưởng đến môi trường (làm nóng bầu khí quyển và phá hủy tầng

ozone) và giới hạn sử dụng của môi chất lạnh được trình bày trong bảng 1.2

Cao Cao Sử dụng đến năm 1990 Không còn sản xuất HCFC

R22 R409A R411B

Không ảnh hưởng

Rất thấp

Khuyến cáo không sử dụng sau năm 1999

Chấm dứt sản xuất năm

2015

HFC

R134a R404A R407B R410C R507

Không ảnh hưởng

Cao

Bắt đầu sử dụng thay thế cho CFCs từ năm

1990

HC

R600a R290 R1270

Không ảnh hưởng

Rất thấp

R290 được sử dụng trong công nghiệp, R600a được sử dụng trong gia dụng

Dễ cháy nổ, tuy nhiên đây là loại môi chất lạnh thay thế rất tốt cho họ CFC/HCFC

Độc hại, gây cháy nổ, ăn mòn kim loại màu

Nguồn: ASHRAE handbook, chapter 19, refrigerants, 2001

Để có một cách nhìn tổng quan về việc lựa chọn loại môi chất lạnh phù hợp, bảng

1.3 so sánh tính chất của một số loại môi chất lạnh điển hình trong cùng điều kiện nhiệt độ

G (g/s)

Nguồn: ASHRAE handbook, chapter 19, refrigerants, 2001

1.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh

1.2.1 Hệ thống lạnh một cấp nén

Hệ thống máy lạnh sử dụng một cấp nén phục vụ cho nhu cầu về bảo quản lạnh,

bảo quản đông, sản xuất nước đá và điều hòa không khí, thiết bị chính của hệ thống này

gồm máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu (van tiết lưu hoặc ống mao) và thiết bị bay

hơi

Hệ thống lạnh sử dụng máy nén một cấp được thiết kế theo 3 loại chu trình chính:

chu trình khô (chu trình lý tưởng), chu trình quá lạnh và quá nhiệt và chu trình có thiết bị

hồi nhiệt Nguyên lý làm việc của từng chu trình được trình bày chi tiết ở mục tiết theo

1.2.1.1 Chu trình máy lạnh một cấp – chu trình khô

a Sơ đồ nguyên lý và đồ thị lgp-h

Chu trình hệ thống lạnh sử dụng máy nén một cấp (chu trình khô) được thể hiện

trên hình 1.1 và đồ thị hình 1.2, chu trình máy lạnh này gồm 4 thiết bị chính: máy nén, thiết

bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu và thiết bị bay hơi Nhiệm vụ của từng thiết bị được mô tả chi

tiết như sau:

DỰ ÁN LCEE 11

Hình 1.2 Biểu diễn nguyên lý làm việc trên đồ thị lgp-h

b Cấu tạo - nguyên lý hệ thống lạnh

- Máy nén: là thiết bị tạo độ chênh áp suất (giữa phần thấp áp p0và cao áp pktrong hệ

thống) giúp tuần hoàn môi chất lạnh trong hệ thống Đầu vào máy nén là hơi môi

chất lạnh ra khỏi thiết bị bay hơi, hơi đầu ra máy nén sẽ vào thiết bị ngưng tụ

- Thiết bị ngưng tụ: là thiết bị trao đổi nhiệt; là nơi môi chất lạnh ở trạng thái hơi quá

nhiệt có nhiệt độ và áp suất cao từ máy nén vào nhả nhiệt cho tác nhân giải nhiệt

(nước, không khí hoặc nước kết hợp với không khí) để trở thành trạng thái lỏng sôi

hoặc chưa sôi ở cùng áp suất đi đến bộ phận tiết lưu Nếu thiết bị ngưng tụ được

giải nhiệt bằng nước thì gọi là bình ngưng, nếu giải nhiệt bằng không khí thì gọi là

dàn ngưng Quá trình ngưng tụ được thể hiện trên hình 1.3

Hình 1.3 Quá trình ngưng tụ của môi chất lạnh tại thiết bị ngưng tụ

- Bộ phận tiết lưu: là thiết bị tạo hơi bão hòa ẩm từ trạng thái lỏng sôi hoặc lỏng chưa

sôi; trước bộ phận tiết lưu là lỏng môi chất lạnh áp suất cao pk ra khỏi thiết bị

ngưng tụ, sau bộ phận tiết lưu là môi chất lạnh bão hòa ẩm áp suất thấp p0 đi vào

h

Thu nhiệt- bay hơi

Thải nhiệt Ngưng tụ

Môi chất lạnh ngưng tụ

Quá lạnh t( 0 C)

F(m 2 )

DỰ ÁN LCEE 12

thiết bị bay hơi Bộ phận này có thể là ống tiết lưu (ống mao), van tiết lưu cân bằng

trong, van tiết lưu cân bằng ngoài hay van tiết lưu điện tử

- Thiết bị bay hơi: là thiết bị trao đổi nhiệt; là nơi môi chất lạnh ở trạng thái hơi bão

hòa ẩm ở nhiệt độ và áp suất thấp sau van tiết lưu nhận nhiệt từ môi trường (nước,

không khí, vật thể như thực phẩm) cần làm lạnh để biến thành hơi bão hòa khô

hoặc hơi quá nhiệt ở cùng áp suất trước khi vào máy nén Quá trình thu nhiệt và

bay hơi của môi chất lạnh được thể hiện trên hình 1.4

Hình 1.4 Quá trình bay hơi của môi chất lạnh tại thiết bị bay hơi

- Quá trình 1-2: là giai đoạn nén diễn ra trong máy nén Về lý thuyết đây là quá trình

nén đoạn nhiệt (đẳng Entropi) Hơi từ điểm 1 là hơi bão hòa khô ở áp suất thấp – áp

suất bay hơi (áp suất môi chất trong thiết bị bay hơi) được máy nén nén lên điểm 2

là trạng thái hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao ở áp suất cao – áp suất ngưng tụ (áp suất

trong thiết bị ngưng tụ)

- Quá trình 2-3: là giai đoạn ngưng tụ diễn ra trong thiết bị ngưng tụ: bao gồm 2 giai

đoạn (hình 1.3): khử độ quá nhiệt và ngưng tụ hơi bão hòa ẩm, diễn ra ở áp suất

cao- áp suất ngưng tụ Giai đoạn khử độ quá nhiệt có nhiệt độ giảm dần bắt đầu từ

điểm 2 Giai đoạn ngưng tụ ngưng tụ hơi bão hòa ẩm diễn ra ở cùng một nhiệt độ -

nhiệt độ ngưng tụ (quan hệ với áp suất ngưng tụ) kết thúc tại điểm 3 là điểm bão

hòa lỏng (lỏng sôi)

- Quá trình 3-4: là giai đoạn tiết lưu diễn ra tại bộ phận tiết lưu Giai đoạn này về lý

thuyết là giai đoạn enthalpy vào bằng enthalpy ra Giai đoạn này bắt đầu từ điểm 3

và kết thúc tại điểm 4 là trạng thái bão hòa ẩm ở áp suất thấp – áp suất bay hơi (áp

suất trong thiết bị bay hơi)

- Quá trình 4-1: là giai đoạn thu nhiệt-bay hơi diễn ra trong thiết bị bay hơi (hình

1.4) Giai đoạn này bắt đầu tại điểm 4 và kết thúc tại điểm 1 ở cùng áp suất và nhiệt

độ thấp – áp suất bay hơi

1.2.1.2 Chu trình máy lạnh một cấp – có quá lạnh , quá nhiệt

Đối với chu trình máy lạnh lý tưởng (chu trình khô), môi chất lạnh hút về máy nén

là hơi bão hòa khô, tuy nhiên trong thực tế môi chất lạnh hút vào máy nén thông thường là

hơi bão hòa ẩm (có một lượng lỏng môi chất lạnh hòa trộn với hơi), điều này dẫn đến hiện

tượng va đập thủy lực và gây hư hỏng cho máy nén

Trong thực tế hơi môi chất lạnh hút vào máy nén có độ quá nhiệt khác nhau, tùy

thuộc vào loại môi chất, ví dụ NH3 có độ quá nhiệt T = (515) K, Freon T = (2020)K

MCL quá lạnh Hơi bão hòa ẩm Hơi bão hòa khô

DỰ ÁN LCEE 13

Do đó mục đích sử dụng chu trình có quá lạnh – quá nhiệt là tăng năng suất lạnh,

tránh va đập thủy lực tại máy nén, sơ đồ nguyên lý của chu trình có quá lạnh, quá nhiệt

được trình bày trên hình 1.5 và đồ thị 1.6

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh Hình 1.6 Biểu diễn trên đồ thị lgp-h

Nguyên lý làm việc của hệ thống

Về nguyên lý hoạt động của chu trình tương tự chu trình khô, tuy nhiên có hai điểm

khác biệt cơ bản gồm quá trình (1-1’) quá nhiệt hơi môi chất lạnh trước khi hút về máy nén

và quá trình (3-3’) quá lạnh môi chất lạnh trước khi qua tiết lưu Nguyên lý làm việc của

chu trình được thể hiện trên hình 1.6 và được mô tả chi tiết như sau:

 Quá trình 4-1: là quá trình thu nhiệt-bay hơi diễn ra trong thiết bị bay hơi

Quá trình này bắt đầu tại điểm 4 và kết thúc tại điểm 1 ở cùng áp suất và nhiệt độ thấp – áp suất bay hơi

 Quá trình 1-1’: là quá trình quá nhiệt hơi môi chất lạnh trước khi hút vào

máy nén (quá trình đẳng áp)

 Quá trình 1’-2: là quá trình nén diễn ra trong máy nén Về lý thuyết đây là

quá trình nén đoạn nhiệt (đẳng Entropi) Hơi từ điểm 1’ là hơi quá nhiệt ở

áp suất thấp – áp suất bay hơi (áp suất trong thiết bị bay hơi) được máy nén nén lên điểm 2 là trạng thái hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao ở áp suất cao – áp suất ngưng tụ (áp suất trong thiết bị ngưng tụ)

 Quá trình 2-3: là quá trình ngưng tụ diễn ra trong thiết bị ngưng tụ: bao gồm

2 quá trình: khử độ quá nhiệt và ngưng tụ hơi bão hòa ẩm, diễn ra ở áp suất cao- áp suất ngưng tụ Quá trình khử độ quá nhiệt có nhiệt độ giảm dần bắt đầu từ điểm 2 Quá trình ngưng tụ ngưng tụ hơi bão hòa ẩm diễn ra ở cùng một nhiệt độ - nhiệt độ ngưng tụ (quan hệ với áp suất ngưng tụ) kết thúc tại điểm 3 là điểm bão hòa lỏng (lỏng sôi)

 Quá trình 3-3’: quá lạnh đẳng áp môi chất lạnh tại thiết bị quá lạnh, nhiệt độ

môi chất lạnh giảm trong quá trình này

 Quá trình 3’-4: là quá trình tiết lưu diễn ra tại bộ phận tiết lưu Quá trình

này bắt đầu từ điểm 3’ và kết thúc tại điểm 4 là trạng thái bão hòa ẩm ở áp suất thấp – áp suất bay hơi (áp suất trong thiết bị bay hơi) h3’=h4

1.2.1.3 Chu trình máy lạnh một cấp – chu trình có thiết bị hồi nhiệt

Đối với một số hệ thống lạnh người ta sử dụng thiết bị hồi nhiệt với mục đích tăng

hiệu suất nhiệt của chu trình đồng thời tăng độ quá nhiệt của môi chất lạnh trước khi hút về

máy nén nhằm tránh hiện tượng va đập thủy lực tại máy nén, chu trình hệ thống lạnh có

DỰ ÁN LCEE 14

thiết bị hồi nhiệt được thể hiện trên hình 1.7 và nguyên lý làm việc được biểu thị trên đồ thị

1.8

Hình 1.7 Chu trình hệ thống lạnh có thiết bị hồi nhiệt

Hình 1.8 Biểu diễn nguyên lý làm việc trên đồ thị lgp-h

Nguyên lý làm việc của hệ thống

Nguyên lý làm việc của chu trình tương tự chu trình khô, điểm khác biệt cơ bản

giữa hai chu trình: chu trình có thiết bị hồi nhiệt có thiết kế thêm thiết bị hồi nhiệt, nhiệm

vụ của thiết bị này là thực hiện quá trình trao đổi nhiệt giữa hơi môi chất lạnh sau khi ra

khỏi thiết bị bay hơi với môi chất lạnh sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ Như vậy, môi chất

lạnh trước khi qua thiết bị tiết lưu được quá lạnh, đồng thời hơi môi chất lạnh trước khi hút

vào máy nén được quá nhiệt, sơ đồ nguyên lý của thiết bị hồi nhiệt được thể hiện trên hình

3 3'

2

DỰ ÁN LCEE 15

Các quá trình làm việc của hệ thống lạnh

 Quá trình 4-1: là quá trình thu nhiệt-bay hơi diễn ra trong thiết bị bay hơi

Quá trình này bắt đầu tại điểm 4 và kết thúc tại điểm 1 ở cùng áp suất và nhiệt độ thấp – áp suất bay hơi

 Quá trình 1-1’: là quá trình quá nhiệt hơi môi chất lạnh tại thiết bị hồi nhiệt

trước khi hút vào máy nén ( quá trình đẳng áp)

 Quá trình 1’-2: là quá trình nén diễn ra trong máy nén Về lý thuyết đây là

quá trình nén đoạn nhiệt (đẳng Entropi) Hơi từ điểm 1’ là hơi quá nhiệt ở

áp suất thấp – áp suất bay hơi (áp suất trong thiết bị bay hơi) được máy nén nén lên điểm 2 là trạng thái hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao ở áp suất cao – áp suất ngưng tụ (áp suất trong thiết bị ngưng tụ)

 Quá trình 2-3: là quá trình ngưng tụ diễn ra trong thiết bị ngưng tụ: bao gồm

2 quá trình: khử độ quá nhiệt và ngưng tụ hơi bão hòa ẩm, diễn ra ở áp suất cao- áp suất ngưng tụ Quá trình khử độ quá nhiệt có nhiệt độ giảm dần bắt đầu từ điểm 2 Quá trình ngưng tụ ngưng tụ hơi bão hòa ẩm diễn ra ở cùng một nhiệt độ - nhiệt độ ngưng tụ (quan hệ với áp suất ngưng tụ) kết thúc tại điểm 3 là điểm bão hòa lỏng (lỏng sôi)

 Quá trình 3-3’: quá lạnh đẳng áp môi chất lạnh tại thiết bị hồi nhiệt, nhiệt độ

môi chất lạnh giảm trong quá trình này

 Quá trình 3’-4: là quá trình tiết lưu diễn ra tại bộ phận tiết lưu Quá trình

này bắt đầu từ điểm 3’ và kết thúc tại điểm 4 là trạng thái bão hòa ẩm ở áp suất thấp – áp suất bay hơi (áp suất trong thiết bị bay hơi) h3’=h4

1.2.1.4 Một số lưu ý

Căn cứ vào tính chất nhiệt động của môi chất lạnh, để hệ thống lạnh làm việc hiệu

quả, việc lựa chọn chu trình thiết kế có ý nghĩa rất quan trọng đến tiêu hao năng lượng

trong hệ thống lạnh Đối với hệ thống lạnh sử dụng môi chất lạnh NH3 khuyến cáo không

nên sử dụng thiết bị hồi nhiệt, thiết bị hồi nhiệt chỉ được sử dụng cho hệ thống Freon

1.2.2 Hệ thống lạnh hai cấp nén

Trong thực tế, đối với thực phẩm cần bảo quản trong thời gian dài đòi hỏi nhiệt độ

sản phẩm phải đủ thấp (t <-180C) để kìm hãm quá trình phân hủy do quá trình lên men và

sự phát triển của vi sinh vật bên trong sản phẩm Do đó cần thiết có một môi trường nhiệt

độ thấp, thông thường nhiệt độ môi trường do hệ thống lạnh tạo ra t < -350C, nghĩa là nhiệt

độ bay hơi của môi chất lạnh phải thấp hơn t0<-400C Trong trường hợp này áp suất bay

hơi p0 phải đủ nhỏ, áp suất ngưng tụ pk lớn dẫn đến tỷ số tăng áp

0

kp

p tăng cao ảnh hưởng đến quá trình làm việc của hệ thống, cụ thể:

- Giảm hiệu suất máy nén;

- Tăng tổn thất trên các van;

- Giảm năng suất lạnh;

- Tăng nhiệt độ cuối tầm nén ảnh hưởng đến quá trình bôi trơn

Điều kiện sử dụng hệ thống lạnh với máy nén 2 cấp:

- Đối với NH3 khi 9

p

p

0

k 

DỰ ÁN LCEE 16

- Đối với freon 13

p

p0

k 

Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp thông thường có ba dạng sau:

- Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp, hai tiết lưu làm mát trung gian không hoàn

toàn

- Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp, hai tiết lưu làm mát trung gian hoàn toàn

- Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp, sử dụng bình trung gian là thiết bị trao đổi

Mục đích hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp theo nguyên lý làm mát trung

gian hoàn toàn là giảm độ quá nhiệt của hơi môi chất lạnh hút vào máy nén cao áp, tránh

hiện tượng nhiệt độ cuối tầm nén cao áp quá cao ảnh hưởng đến hiệu suất máy cũng như

quá trình bôi trơn trong máy nén

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp hai van tiết

lưu làm mát trung gian hoàn toàn được thể hiện trên hình 1.10

4

p k , t k

p tg , t tg

p 0 , t 0 T

6

3' 3 2 4

a Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh

Môi chất lạnh sau khi ra khỏi máy nén cao áp (XCA) ứng với trạng thái (4) đi vào

thiết bị ngưng tụ (NT), tại thiết bị ngưng tụ, môi chất lạnh trao đổi nhiệt với môi chất giải

nhiệt thực hiện quá trình ngưng tụ, sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ môi chất lạnh ở trạng

thái lỏng bão hòa (5), từ đây môi chất lạnh được quá lạnh tại thiết bị quá lạnh (QL) đến

trạng thái (5’) Toàn bộ lượng môi chất lạnh này đi qua van tiết lưu thứ nhất (TL1) thực

hiện quá trình tiết lưu giảm áp suất đến áp suất trung gian ptg(5’’) và đi vào bình trung gian

(BTG), tại BTG một lượng lỏng và hơi môi chất lạnh hòa trộn với hơi môi chất lạnh đến từ

máy nén hạ áp để tạo thành hơi bão hòa khô (3’) và hút về máy nén cao áp, lượng lỏng môi

chất lạnh còn lại (6) tiếp tục đi qua van tiết lưu 2 (TL2) thực hiện quá trình tiết lưu giảm áp

suất đến p0 , sau tiết lưu (6’) môi chất lạnh đi vào thiết bị bay hơi (BH) để hấp thu nhiệt từ

môi trường cần làm lạnh, sau thiết bị BH, môi chất lạnh ở trạng thái hơi bão hòa khô (1)

được hút vào máy nén hạ áp (XHA) Tại XHA thực hiện quá trình nén đoạn nhiệt môi chất

lạnh tăng áp suất đến ptg và đi vào BTG Sau khi ra khỏi BTG, môi chất lạnh được hút vào

XCA và được nén đoạn nhiệt đến áp suất ngưng tụ pk và đi vào bình ngưng, kết thúc một

chu trình hoạt động của máy nén

1.2.2.2 Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp, hai tiết lưu làm mát trung gian

không hoàn toàn

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp hai van tiết

lưu làm mát trung gian hoàn toàn được thể hiện trên hình 1.11

6

3' 3 2 4

6 6'

1 1'

2 3"

6

3' 3" 3 2 4

a Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh

b đồ thị T-S c đồ thị lgp-h

Nguyên lý hoạt động của chu trình hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp hai tiết

lưu làm mát trung gian không hoàn toàn về cơ bản giống với chu trình làm mát trung gian

hoàn toàn, điểm khác biệt cơ bản giữa hai chu trình là quá trình làm mát hơi môi chất lạnh

sau khi ra khỏi máy nén hạ áp

Về mặt năng lượng, chu trình hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp làm mát trung

gian hoàn toàn hiệu quả hơn chu trình hệ thống lạnh làm mát trung gian không hoàn toàn

do môi chất lạnh hút về máy nén cao áp là hơi bão hòa khô giảm công tiêu hao cho máy

nén cao áp

1.2.2.3 Hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp, sử dụng bình trung gian là thiết bị

trao đổi nhiệt

Chu trình hệ thống lạnh sử dụng máy nén hai cấp với bình trung gian có thiết bị

trao đổi nhiệt là chu trình đang được ứng dụng rộng rãi hiện nay, nó có nhiều ưu điểm

trong vận hành như sau:

- Dễ dàng điều chỉnh và tự động hóa;

- Đơn giản trong vận hành;

- Giảm lượng dầu bôi trơn đi vào thiết bị bay hơi do đó không làm giảm khả năng

trao đổi nhiệt tại thiết bị bay hơi

Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh được trình bày trên hình 1.12(a,b,c,d), chu trình

thực tế được trình bày trong phần phụ lục 1.8

5"

6 6'

1 1'

2 3"

6

3' 3" 3 2 4

a Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh

5 5"

7

6'

1 1'

2 3' 3

3 3' 2

4

4 5'

7 5'

7

2 3' 3

p k , t k

p tg , t tg

p 0 , t 0 T

3 3' 2

4

4 5'

7 5'

DỰ ÁN LCEE 20

Nguyên lý làm việc

Môi chất lạnh sau khi thu nhiệt và bay hơi tại thiết bị bay hơi (6) được hút về bình

tách lỏng (5), tại đây thực hiện quá trình tách lỏng, lượng lỏng môi chất lạnh được đưa

ngược lại thiết bị bay hơi, lượng hơi môi chất lạnh được hút về máy nén hạ áp (1), tại máy

nén hạ áp thực hiện quá trình nén ép đoạn nhiệt, sau khi ra khỏi máy nén hơi môi chất lạnh

được đưa vào bình trung gian (9) để làm mát trước khi hút vào máy nén cao áp Sau khi ra

khỏi bình trung gian, môi chất lạnh được hút vào máy nén cao áp, tại máy nén cao áp thực

hiện quá trình nén đoạn nhiệt môi chất lạnh và được đưa vào thiết bị ngưng tụ (3), tại thiết

bị ngưng tụ, hơi môi chất lạnh trao đổi nhiệt với môi trường chuyển hoàn thành trạng thái

lỏng và được đưa vào bình chứa cao áp (2), từ bình chứa cao áp (2) môi chất lạnh được

chia thành hai dòng, dòng thứ nhất đi qua tiết lưu 1 với hai mục đích (a) làm mát hơi môi

chất lạnh trước khi hút vào máy nén cao áp, (b) quá lạnh môi chất lạnh trước khi qua tiết

lưu 2 Môi chất lạnh sau khi quá lạnh sẽ đi vào tiết lưu 2 thực hiện quá trình tiết lưu, sau

khi tiết lưu, môi chất lạnh được đưa vào thiết bị bay hơi (6) Kết thúc một chu trình

1.3 Đánh giá hiệu suất làm lạnh của hệ thống lạnh

Năng lượng (điện năng) sử dụng cho hệ thống lạnh trong nhà máy chế biến thực

phẩm chiếm tỷ trọng rất lớn (trên 70%), do đó việc lựa chọn hệ thống lạnh có hiệu suất cao

mang ý nghĩa rất quan trọng đến tiêu hao năng lượng (điện năng) của nhà máy, trong đó

hiệu suất chu trình làm lạnh đóng vai trò chủ đạo Hiệu suất chu trình gồm hai loại: (1)

hiệu suất làm lạnh (C.O.P) và (2) hiệu suất làm lạnh của hệ thống lạnh (C.O.S.P), được

định nghĩa như sau:

- Hiệu suất lạnh của máy nén (C.O.P): là tỷ số giữa năng suất lạnh (Q0) với công suất

máy nén (N), được xác định theo 1.1

e

0N

QP.O

Trong đó:

Q0: năng suất lạnh của hệ thống, (kW);

Ne công suất máy nén, (kW) ;

N: tổng công suất điện của hệ thống, (kW);

Tổng công suất điện của hệ thống bao gồm: công suất máy nén và tổng công suất

của các động cơ điện trong hệ thống lạnh

Hệ thống lạnh có C.O.P hay C.O.S.P càng cao tức máy càng có hiệu suất làm lạnh

cao, hay nói cách khác với cùng một nhiệt lượng cần lấy đi (làm lạnh) thì máy hiệu suất

cao sẽ tiêu tốn điện năng ít hơn, tức tiết kiệm năng lượng hơn

Hiệu suất làm lạnh của máy nén C.O.P phụ thuộc vào độ chênh lệch nhiệt độ giữa

nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ, sự phụ thuộc này được thể hiện trên đồ thị hình

1.13

Hình 1.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến C.O.P

Khả năng tiết kiệm năng lượng được tính thông qua công suất máy nén như sau:

%100P

.O.C

P.O.CP.O.CTKNL

- Hệ thống nhà máy nước đá: C.O.P = (2,5 3,0)

- Hệ thống trữ lạnh, mát và điều hòa không khí: C.O.P = (3,05,5)

Hình 1.14 thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ đến C.O.P

của các loại môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống lạnh công nghiệp

Hình 1.14 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ đến C.O.P

Ví dụ: Tăng khả năng tiết kiệm năng lượng dựa vào việc lựa chọn hệ thống lạnh có hiệu

suất cao

DỰ ÁN LCEE 22

Nếu so sánh cùng năng suất lạnh Q0, hệ thống lạnh thứ nhất có C.O.P1 = 3,8; hệ

thống lạnh thứ 2 có C.O.P2 = 4,5; khả năng tiết kiệm năng lượng của hệ thống thứ 2 so với

hệ thống thứ nhất:

%6,151005

,4

8,35,4

%100P

.O.C

P.O.CP.O.CTKNL

DỰ ÁN LCEE 23

Chương 2

QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG LẠNH VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH

Vận hành hệ thống lạnh riêng lẻ hay hệ thống lạnh liên hoàn là sự tác động đồng

thời nhiều yếu tố chủ quan của người vận hành vào hệ thống, tất cả các tác động này thể

hiện qua các thông số vận hành của hệ thống, trên cơ sở các thông số hiển thị này chi phí

năng lượng, hiệu quả kinh tế sẽ được tính toán Bên cạnh đó, yếu tố khách quan cũng ảnh

hưởng đáng kể đến tiêu hao năng lượng của hệ thống lạnh, yếu tố khách quan gồm nhiệt độ

môi trường, độ ẩm không khí, vận tốc không khí, nhiệt độ nước…Việc điều chỉnh kịp thời

và chính xác các thông số vận hành là yếu tố quyết định đến tiêu hao năng lượng của hệ

thống Để có hiệu quả về năng lượng hợp lý, đòi hỏi người vận hành phải tuân thủ các

bước theo quy định Nội dung chương 2 này trình bày quy định chung khi vận hành hệ

thống lạnh

2.1 Quy trình vận hành hệ thống lạnh

Hệ thống máy lạnh rất đa dạng và phong phú, tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà

cấu trúc sẽ khác nhau, do đó quy trình vận hành cụ thể cho mỗi hệ thống sẽ không giống

nhau hoàn toàn, đặc biệt là thông số vận hành hệ thống khác nhau sẽ có quy trình vận hành

khác nhau (Bảng 2.1 trình bày thông số vận hành của một số hệ thống lạnh điển hình)

Thông thường người ta phân loại theo môi chất lạnh (hệ thống sử dụng Amoniac và

hệ thống sử dụng Freon) hay số cấp nén (một cấp hay hai cấp) Tùy thuộc vào hệ thống cụ

thể mà sẽ có quy trình vận hành riêng, tuy nhiên phải tuân thủ các quy định chung như sau:

- Vận hành đúng thông số kỹ thuật thiết kế;

- Đảm bảo nhiệt độ và độ ẩm đúng yêu cầu trong môi trường làm lạnh;

- Hệ thống phải hoạt động ổ định, không ngừng máy bất thường;

- Đảm bảo an toàn cho người vận hành trong suốt quá trình hoạt động của hệ

thống;

- Đảm bảo tuổi thọ cho máy nén và thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống;

- Khắc phục sự cố nhanh nhất và chi phí thấp nhất có thể;

- Hiệu suất làm việc của hệ thống cao nhất

Bảng 2.1 Thông số áp suất và nhiệt độ tham khảo

Hệ thống Loại gas dàn lạnh Nhiệt độ Nhiệt độ kho lạnh p 0 ,kg/cm 2 p k ,kg/cm 2

Kho mát

R22

(-5)0 05 3,54,5 1619 Kho đông (-25)(-30) (-18)  (-25) 22,5 1619

Cấp đông (-45)(-40) (-40)  (-35)

DỰ ÁN LCEE 24

Hệ thống Loại gas Nhiệt độ

dàn lạnh

Nhiệt độ kho lạnh p 0 ,kg/cm 2 p k ,kg/cm 2

Nước đá NH3 -15-17 -10-12 2,172,37 12,71,47

Hệ thống lạnh ngày nay đa dạng và phong phú, chính vì thế không có một quy trình

vận hành chung cho hệ thống lạnh cụ thể, tùy thuộc vào đặc tính của hệ thống lạnh, người

ta có thể chia ra thành các trường hợp gần tương đồng nhau để có quy trình vận hành hợp

lý:

- Hệ thống lạnh mới đưa vào hoạt động;

- Hệ thống lạnh mới đại tu;

- Hệ thống lạnh đã dừng lâu ngày;

- Hệ thống lạnh dừng tạm thời;

Tuy khác nhau về đặc tính nhưng khi vận hành bắt buộc người vận hành phải tuân

thủ các quy định về an toàn, đồng thời phải được tập huấn trước khi thực hiện công tác vận

hành hệ thống lạnh, những quy định chung và yêu cầu đối với người vận hành được trình

bày ở mục tiếp theo

2.1.1.1 Quy định chung

- Người không có nhiệm vụ không được vào phòng máy;

- Không mang chất gây cháy nổ vào phòng máy;

- Người vận hành luôn có mặt trong phòng máy;

- Phòng máy phải luôn sạch sẽ, gọn gang;

2.1.1.2 Yêu cầu đối với người vận hành

- Phải được đào tạo vận hành hệ thống lạnh;

- Đã qua khóa đào tạo về an toàn lao động và vận hành thiết bị áp lực;

- Phải nắm rõ sơ đồ nguyên lý của hệ thống và hiểu kỹ nguyên lý các thiết bị

của hệ thống;

- Phải thường xuyên theo dõi nhật ký vận hành;

- Khi thay dầu máy nén phải thay đúng loại dầu đã quy định và đủ về lượng

dầu cần thiết cho máy nén;

- Không tùy tiện thay đổi các thông số kỹ thuật đã được cài đặt sẵn nếu không

được sự đồng ý của người có trách nhiệm;

2.1.1.3 Vận hành hệ thống lạnh

a) Công tác kiểm tra và chạy không tải hệ thống

Sau khi hoàn thiện công tác lắp đặt bao gồm lắp đặt mới, cải tạo hệ thống (đại tu)

hệ thống lạnh, quy trình vận hành tổng quát hệ thống lạnh gồm các bước sau:

- Kiểm tra độ kín sau khi lắp đặt: sau khi hoàn tất công tác lắp đặt, hệ thống máy

lạnh cần thử độ kín Quá trình thử kín gồm hai bước:

 Bước 1: thử độ kín ở áp suất cao, đối với hệ thống NH3 có thể sử dụng một máy

nén khí để kiểm tra độ kín của hệ thống, đối với hệ thống Freon bắt buộc sử dụng

khí trơ (N2) để kiểm tra độ kín Tuyệt đối không sử dụng máy nén lạnh để nén

không khí sử dụng cho việc kiểm tra độ kín Áp suất thử kín: cao áp: 16kG/cm2,

thấp áp: 10 kG/cm2, thời gian thử 24 giờ

DỰ ÁN LCEE 25

 Bước 2: thử kín ở áp suất chân không bằng cách hút chân không đến khi áp suất

chân không nhỏ hơn 700mmHg, đóng tất cả các van lại, thời gian thử 24 giờ, nếu

độ tăng áp suất không quá 5mmHg hệ thống đạt

- Chạy thử không tải: công việc này được thực hiện khi công việc lắp đặt, vệ sinh

công nghiệp hoàn tất, các thiết bị trong hệ thống được chạy thử không tải, thời gian

chạy do đơn vị lắp đặt quy định

- Kiểm tra thiết bị: trong quá trình chạy thử, tiến hành kiểm tra tất cả các thiết bị

trong hệ thống:

 Máy nén: kiểm tra độ ồn, độ rung và rò rỉ tại máy nén;

 Kiểm tra thiết bị ngưng tụ: kiểm tra vị trí lắp đặt có hợp lý không? Bố trí đường

ống có đúng thiết kế, đặt biệt là thiết bị đo (gồm nhiệt kế và áp kế), van an toàn có

đầy đủ và đúng chưa? Đối với thiết bị ngưng tụ dạng xối tưới cần kiểm tra các bộ

phận phân phồi nước có đồng đều trên toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt hay không;

 Kiểm tra thiết bị bay hơi: kiểm tra vị trí lắp đặt của các dàn lạnh cho đúng với thiết

kế, vị trí các ống góp hơi, góp lỏng…;

 Kiểm tra thiết bị đo: hệ thống lạnh khi vận hành cần kiểm soát nhiệt độ và áp suất,

do đó cần kiểm tra thiết bị đo đã lắp đặt đầy đủ theo thiết kế;

 Công tác hút chân không khệ thống: hệ thống trước khi nạp môi chất lạnh cần hút

chân không, công việc này được thực hiện khi hoàn tất toàn bộ công việc về xây

dựng, độ chân không hệ thống phải đạt tối thiểu 700mmHg;

Nạp môi chất lạnh: công tác nạp môi chất lạnh chỉ được thực hiện sau khi kiểm tra độ

kín và hút chân không hệ thống, tùy thuộc vào hệ thống mà lượng môi chất được nạp

vào sẽ khác nhau

b) Chuẩn bị cho hệ thống làm việc

Công việc chuẩn bị cho hệ thống lạnh làm việc bao gồm:

- Kiểm tra hệ thống đường ống;

- Tình trạng đóng mở các van;

- Thiết bị đo lường và kiểm soát;

Tất cả phải ở tình trạng sẵn sàng làm việc và phải tuân theo quy phạm an toàn

- Đưa hệ thống phụ vào trạng thái sẵn sàng làm việc bao gồm:

 Bơm nước cấp cho hệ thống giải nhiệt, hồ làm lạnh và cho các thiết bị của hệ thống

lạnh;

 Kiểm tra mức nước trong các bể chứa;

 Kiểm tra hệ thống dầu bôi trơn: mức dầu bôi trơn trong máy nén chiếm khoảng (1/3

c) Chuẩn bị cho các thiết bị làm việc:

Đây là công việc nhằm mục đích đưa tất cả các thiết bị trong hệ thống vào trạng

thái chuẩn bị hoạt động:

DỰ ÁN LCEE 26

- Thiết bị ngưng tụ: cung cấp môi chất giải nhiệt (nước đối với bình ngưng, không

khí đối với dàn ngưng, nước và không khí đối với dàn ngưng bay hơi), kiểm tra sự

phân bố môi chất giải nhiệt trên bề mặt trao đổi nhiệt;

- Thiết bị bay hơi: bể đá kiểm tra cánh khuấy, bơm nước cho các dàn lạnh, quạt gió

cho hệ thống phân phối gió

d) Đưa hệ thống vào làm việc

- Khởi động máy nén: trước khi vận hành máy nén, kiểm tra toàn bộ van ở đầu đẩy

máy nén phải ở trạng thái mởi và để tránh hiện tượng sụt áp khi khởi động máy nén, người

ta thường sử dụng hai phương pháp: (1) khởi động Y-, (2) khởi động mềm sử dụng biến

tần, sau khi khởi động, đưa máy nén vào làm việc

Lưu ý khi sau khởi động máy nén:

Máy nén trục vít:

 Khi khởi động máy nén trục vít, phụ tải khởi động là 0%, người vận hành cần kiểm

tra vị trí van trượt với bộ chỉ thị công suất, nếu phụ tải khởi động chưa về giá trị

0%, người vận hành điều chỉnh bằng cách khởi động bơm dầu và giảm tải bằng tay

để đưa tải khởi động về 0%;

 Khởi động bơm dầu ở chế độ bằng tay (MAN), đưa dầu đã sưởi vào máy máy nén

trong vài phút (thông thường 5 phút);

 Ngừng bơm dầu;

 Chờ khoảng (510) phút để dầu trong máy chảy xuống, bơm dầu luôn chạy trước,

sau đó mới khởi động máy nén;

 Các kiểm tra cần thiết sau khi khởi động máy nén:

- Nhiệt độ dầu td =(3060)0C, bình thường máy nén hoạt động, nhiệt độ dầu

khoảng 400C;

- Nhiệt độ môi chất lạnh sau khi nén phải nhỏ hơn 900C, bình thường nhiệt độ

môi chất lạnh tại đầu nén nằm trong khoảng (6575)0C;

- Mức dầu trong bình tách dầu sau khi khởi động ít thay đổi, thường ở mức thấp

(có ghi trên bình tách dầu), nếu mức dầu giảm liên tục thì phải dừng máy để

kiểm tra;

- Kiểm tra độ rung và tiếng ồn bất thường của máy;

- Kiểm tra sự rò rỉ của bộ đệm kín máy nén và bơm dầu, lượng dầu rò rỉ tối đa là

3cc/giờ Nếu vượt quá thì phải kiểm tra lại;

- Chênh lệch áp suất tại bộ lọc dầu (00,5)bar, nếu tăng lên (0,71)bar thì phải

thay thế bộ lọc;

- Chênh lệch áp suất bình tách dầu là (00,5)bar nếu vượt quá giá trị 0,7bar thì

kiểm tra lại;

- Chênh lệch áp suất bộ lọc hút (00,5)bar nếu vượt quá giá trị 1,0 bar thì thay

thế bộ lọc;

Máy nén piston:

 Mở từ từ van chặn hút, nếu mở nhanh có thể gây ra hiện tượng ngập lỏng máy

nén, mặt khác nếu mở quá lớn dòng điện khởi động cao sẽ quá dòng;

 Lắng nghe tiếng kêu của máy, nếu có tiêng kêu bất thường, kèm theo sương

bám nhiều ở đầu hút thì ngừng máy ngay;

DỰ ÁN LCEE 27

 Theo dõi cường độ dòng điện của máy nén;

 Quan sát hiện tượng bám tuyết trên than máy;

 Kiểm tra áp suất hệ thống, thông thường pk<16bar;

 Kiểm tra áp suất dầu: pd = ph +p;

 Kiểm tra nhiệt độ gas nén;

 Kiểm tra nhiệt độ gas hút;

- Điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh: Sau khi hệ thống bắt đầu hoạt động, áp

suất trong các thiết bị bay hơi giảm đến giá trị cần thiết và nhiệt độ tại đầu nén

chỉ giá trị máy nén đang thực hiện hành trình khô thì bắt đầu điều chỉnh van tiết

lưu để điều chỉnh lượng môi chất lạnh đi vào thiết bị bay hơi Mục đích điều

chỉnh lượng môi chất lạnh là đảm bảo tiếp xúc nhiều nhất giữa môi chất lạnh

với bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống lạnh, đồng thời đảm bảo hành

trình khô cho máy nén

Một số lưu ý khi điều chỉnh lượng môi chất lạnh:

- Kiểm soát lượng lỏng môi chất lạnh cấp vào thiết bị bay hơi:

 Thiết bị bay hơi dạng ngập lỏng: sử dụng ống thủy và độ quá nhiệt hơi ra khỏi thiết

bị bay hơi (hoặc theo lượng tuyết bám trên bề mặt ống hút);

 Đối với dàn lạnh cấp dịch từ phía trên: kiểm soát lượng lỏng môi chất lạnh theo độ

quá nhiệt hơi môi chất lạnh ra khỏi dàn lạnh và theo mức độ bám tuyết trên bề mặt

dàn lạnh;

 Nếu nhiều dàn lạnh sử dụng chung một ống góp hơi ra khỏi dàn lạnh: thì phải kiểm

tra độ quá nhiệt của hơi môi chất lạnh ra khỏi từng dàn;

- Kiểm soát độ quá nhiệt hơi môi chất lạnh ra khỏi thiết bị bay hơi;

 Hệ thống NH3 không dùng bơm: khống chế trong khoảng (510)0C (tương ứng hơi

hút vào máy nén khoảng 150C);

 Hệ thống NH3 sử dụng bơm cấp dịch thì không nên có độ quá nhiệt;

 Hệ thống Freon có bình hồi nhiệt, độ quá nhiệt khống chế trong khoảng (510)0C,

sau khi ra khỏi bình hồi nhiệt phải có độ quá nhiệt trong khoảng (2030)0C

e) Kiểm tra thường xuyên

- Kiểm tra thông số vận hành: khi hệ thống bắt đầu làm việc, người vận hành cần

theo dõi chi tiết thông số vận hành của hệ thống, nếu có trường thay đổi bất thường cần

phải xử lý ngay, thông số vận hành gồm:

- Nhiệt độ nước giải nhiệt;

- Nhiệt độ môi trường xung quanh;

- Nhiệt độ phòng máy;

- Chênh lệch áp suất dầu;

- Chênh lệch áp suất bộ lọc dầu;

- Chênh lệch áp suất bình tách dầu (đối với máy nén trục vít);

DỰ ÁN LCEE 28

- Vị trí điều khiển công suất (đối với máy nén trục vít);

- Cường độ dòng điện động cơ máy nén;

- Thời lượng vận hành của máy nén;

Khi vận hành bình thường, người vận hành phải theo dõi kỹ và ghi vào nhật ký vận

hành đầy đủ các thông số trên 1 giờ/lần

Ngoài những thông số phải ghi vào nhật ký vận hành, người vận hành cần theo dõi,

quan sát các hiện tượng sau:

- Thay các phần tử của bình tách dầu (máy nén trục vít);

- Phân tích chất lượng dầu;

- Phân tích chất lượng nước giải nhiệt;

- Đại tu thiết bị: phải ghi rõ ngày, chi tiết, thiết bị thay thế;

Thông số vận hành của hệ thống được thể hiện tại tủ điều khiển của máy nén hoặc

màn hình giám sát chung (hình 2.1)

a Thông số vận hành giám sát tại máy nén

DỰ ÁN LCEE 29

b Thông số vận hành giám sát tại bảng điều khiển

Hình 2.1 Thông số vận hành của hệ thống

 Bình chứa tuần hoàn: kiểm tra mức lỏng và khởi động các bơm cấp dịch

 Van phao trong bình chứa hạ áp: van phao có chức năng điều khiển mức chất

lỏng trong bình chứa hạ áp, thông thường trong bình chứa hạ áp có 3 van phao

- Van điều khiển mức lỏng thấp (van dưới cùng): dùng để bảo vệ mức chất lỏng thấp

trong bình thấp áp, khi mức lỏng trong bình hạ đến mức này bơm cấp dịch phải

ngưng hoạt động

- Van điều khiển cấp dịch thấp áp (van giữa): dùng để điều khiển cấp dịch thấp áp,

khi mức dịch trong bình thấp áp hạ đến dưới vị trí phao này, thì van điện tử mở cấp

môi chất lạnh vào bình chứa, khi mức chất lỏng đạt đến vị trí của phao giữa, nó sẽ

tác động ngắt van điện từ ngưng cấp môi chất lạnh vào bình chứa hạ áp

- Van điều khiển mức dịch cao (van trên cùng): dùng để bảo vệ mức cao trong bình

thấp áp, khi mức chất lỏng trong bình thấp áp lên đến vị trí này, thì hệ thống sẽ báo

động mức dịch cao (sự cố mức dịch cao thông thường do van điện từ bị rò) Khi đó

người vận hành phải khóa van chặn và bơm môi chất lạnh đến các thiết bị bay hơi

để hạ mức lỏng trong bình chứa hạ áp, phải luôn theo dõi máy nén khi có báo động

mức dịch lỏng cao, sau đó kiểm tra van điện từ

 Bình chứa cao áp: trong bình chứa cao áp mức lỏng tùy thuộc vào lượng gas lỏng

dẫn vào các phụ tải, bình thấp áp và các thiết bị khác Lượng lỏng trong các dàn

lạnh thay đổi do điểu khiển không chính xác và phụ thuộc vào cường độ bốc hơi

Nếu việc cung cấp lỏng cho hệ thống được thực hiện một cách chính xác thì mức

lỏng trong bình chứa cao áp không đổi và được chỉ rõ trên ống thủy Nếu trong bình

chứa cao áp không đủ gas thì xuất hiện hiện tượng thay vì lỏng hoàn toàn sẽ có một

lượng hơi đi qua van tiết lưu Bình chứa cao áp chỉ được phép chứa tối đa 80% thể

tích bình, tuyệt đối không được chứa 100% thể tích bình, vì nó rất nguy hiểm khi

có sự thay đổi nhiệt độ

DỰ ÁN LCEE 30

 Kiểm tra sự bám bẩn trên bề mặt truyền nhiệt: hàng ngày, người vận hành cần

theo dõi sự bám tuyết trên các dàn lạnh, đặc biệt là dàn lạnh kho lạnh, băng chuyền

IQF Đối dàn lạnh kho lạnh, người vận hành phải kiểm tra sau quá trình xả đá, tối

thiểu 1 lần/ngày Hệ thống băng chuyền IQF tùy theo mặt hàng, người vận hành

quyết định thời gian xả đá phù hợp (quy trình xả đá trình bày ở mục sau)

 Hệ thống dàn ngưng: phải thường xuyên theo dõi mức độ bám cáu cặn trên bề mặt

ống trao đổi nhiệt

 Kiểm tra độ kín: hàng ngày, người vận hành phải kiểm tra độ kín của các chỗ nối

bằng mặt bích, các mối hàn của thiết bị đường ống để đảm bảo hệ thống hoàn toàn

kín

 Kiểm tra sự tuần hoàn nước giải nhiệt:

- Bình ngưng ống thẳng đứng: kiểm tra thường xuyên các chóp phân phối nước theo

mặt trong của ống;

- Bình ngưng xối tưới: kiểm tra sự phân bố đều của nước với các cụm ống

 Định kỳ xả dầu: đối với các thiết bị làm việc liên tục, lịch trình xả dầu định kỳ như

sau:

- Xả bình tách dầu và bình trung gian: từ 2 đến 3 lần trong một tháng

- Xả dầu từ bình ngưng: 1 đến 2 lần trong một tháng

- Xả dầu dàn lạnh, bình tách lỏng, bình bốc hơi, bình chứa cao áp, bình tuần hoàn: 1

lần trong một tháng

f) Đặc điểm vận hành máy lạnh hai cấp

Quy trình vận hành hệ thống lạnh hai cấp tương tự hệ thống lạnh một cấp, tuy nhiên

hệ thống lạnh hai cấp nén có thêm bình trung gian, do đó cần có quy trình vận hành riêng

cho nó.Trước khi vận hành, hệ thống van trên đường ống vào và ra khỏi bình trung gian

phải được mở hoàn toàn, kiểm tra mức lỏng và dụng cụ điều khiển tự động

Một số lưu ý khi vận hành hệ thống lạnh có bình trung gian:

 Mức lỏng môi chất lạnh trong bình trung gian phải cao hơn vòng trên cùng của chum

ống xoắn

 Khống chế nhiệt độ: để hệ thống làm việc với hiệu suất cao, nhiệt độ hơi môi chất lạnh

hút vào máy nén phải thỏa mãn điều kiện sau:

- Nhiệt độ môi chất hút vào máy nén cao áp lớn hơn nhiệt độ sôi tại bình trung gian

là 50C;

- Nhiệt độ môi chất hút vào xylanh hạ áp lớn hơi nhiệt độ sôi của môi chất lạnh tại

thiết bị bay hơi từ 50C đến 100C;

- Nếu môi chất lạnh hút vào xy lanh hạ áp là hơi bão hòa ẩm thì đóng bớt van tiết lưu

cấp vào thiết bị bay hơi;

- Nếu môi chất lạnh hút vào xylanh cao áp là hơi bão hòa ẩm thì giảm lượng môi

chất lạnh đi vào bình trung gian;

- Khi có nguy cơ va đập thủy lực trong xylanh hạ áp và cao áp trước tiên đóng bớt

van hút của xylanh hạ áp để tránh sự tăng áp suất đột ngột trong bình trung gian,

sau đó mới đóng van hút của xylanh cao áp;

DỰ ÁN LCEE 31

- Kiểm soát áp suất trung gian: trong trường hợp cung cấp cho bình trung gian môi

chất lạnh một cách chính xác, áp suất trung gian sẽ tỷ lệ với áp suất bay hơi và áp

suất ngưng tụ theo mối quan hệ sau:

0 k

p0 : áp suất bay hơi;

Khi vận hành hệ thống, người vận hành chỉ cần so sánh áp suất trung gian đọc được

trên áp kế của hệ thống với áp suất trên đồ thị thì có thể phát hiện ra những sai sót trong

- Quan sát bên ngoài: trước khi khởi động máy nén, người vận hành cần phải kiểm

tra toàn bộ hệ thống, nếu có hư hỏng kịp thời sửa chữa ngay, một số hư hỏng

thường gặp: hệ thống dầu bôi trơn, hệ thống nước giải nhiệt (máy nén piston), các

lớp cách nhiệt…

- Quan sát tiếng động và độ rung: tiếng động và độ rung sẽ xác định mức độ mài

mòn, vỡ hoặc biến dạng các chi tiêt chuyển động tương đối;

- Quan sát nhiệt độ các chi tiết: trong quá trình nén môi chất lạnh, một lượng nhiệt

thải ra vỏ xylanh, do đó nhiệt độ các chi tiết tăng lên Khi vận hành cần kiểm soát

nhiệt độ chi tiết thông qua nhiệt độ dầu bôi trơn, thông thường giới hạn nhiệt độ

dầu bôi trơn nằm trong khoảng td =(5060)0C, nếu để nhiệt độ dầu tăng ảnh hưởng

rất lớn đến độ mài mòn các chi tiết;

- Quan sát hệ thống dầu bôi trơn: lượng dầu bôi trơn đi qua các bộ phận máy luôn

thay đổi, nó tùy thuộc vào độ nhớt của dầu và độ mài mòn giữa các chi tiết Do đó

khi chọn hệ thống cung cấp dầu bôi trơn phải chọn lớn hơn từ 23 lần so với yêu

cầu bôi trơn trong thời gian hoạt động ban đầu của máy nén Đối với hệ thống mới

lắp đặt dầu bôi trơn phải được thay thế từ 2 đến 3 lần sau thời gian làm việc từ

2030 giờ, sau đó cứ 400500 giờ thay dầu một lần, lưu ý khi thay dầu phải làm vệ

sinh bộ lọc dầu;

- Hành trình ẩm của máy nén: một trong những nguyên nhân chính gây hư hỏng máy

nén là một lượng lỏng môi chất lạnh hút vào máy nén (hành trình ẩm) Khi sự cố

xảy ra người vận hành cần thực hiện thao tác đóng nhỏ van hút lại để giảm lượng

ẩm vào máy nén tránh va đập thủy lực xảy ra

DỰ ÁN LCEE 32

b) Vận hành thiết bị ngưng tụ

- Đối với hệ thống có công suất nhỏ (hệ thống lạnh dân dụng) thiết bị ngưng tụ vận

hành cùng lúc với máy nén

- Đối với hệ thống lạnh công nghiệp, để đảm bào an toàn, thiết bị ngưng tụ được vận

hành trước máy nén, đồng thời đối với quá trình dừng máy, thiết bị ngưng tụ dừng

sau máy nén Khi vận hành thiết bị ngưng tụ cần lưu ý một số vấn đề sau:

- Đảm bảo nhiệt độ và lưu lượng môi chất giải nhiệt trong giới hạn cho phép

- Bảo đảm các vòi phun tháp giải nhiệt luôn thông sạch

- Luôn giữ cho bề mặt trao đổi nhiệt sạch và nước được xử lý phù hợp

- Loại bỏ khí không ngưng ra khỏi bình ngưng và kiểm tra thường xuyên

- Tránh để dàn ngưng bị bức xạ trực tiếp

Để đảm bảo thiết bị ngưng tụ làm việc đạt hiệu suất cao, cần thiết phải thực hiện

nhật ký vận hành cho thiết bị

c) Vận hành thiết bị bay hơi

Tương tự thiết bị ngưng tụ, khi vận hành thiết bị bay hơi cần lưu ý một số vấn đề

sau:

- Giữ bề mặt trao đổi nhiệt sạch làm tăng khả năng truyền nhiệt giúp giảm độ chênh

nhiệt độ giữa tác nhân và môi chất, từ đó giúp tăng nhiệt độ bay hơi

- Giữ nhiệt độ bay hơi càng cao càng tốt: cài đặt nhiệt độ hợp lý (không cài thấp),

đảm bảo điều kiện vận hành

- Tránh để dầu bị đưa vào bộ bay hơi (làm giảm khả năng trao đổi nhiệt) Định kỳ

kiểm tra bộ tách dầu, ghi nhận về thải dầu và thêm vào hệ thống

- Tránh trường hợp các bộ điều khiển nhiệt độ tác động sai (do bẩn, lỗi kỹ thuật,…)

d) Theo dõi sự làm việc của các thiết bị và hệ thống đường ống

- Kiểm tra thường xuyên độ kín tại các chỗ nối, mặt bích các mối hàn đảm bảo hệ

thống kín tuyệt đối tránh trường hợp rò rỉ môi chất lạnh ra môi trường Riêng đối

với bể nước muối trong nhà máy nước đá, phải định kỳ kiểm tra hàm lượng muối

trong dung dịch (một lần trong một tháng)

- Kiểm tra mức lỏng môi chất lạnh trong các thiết bị chứa: bình chứa cao áp, bình

chứa hạ áp…

- Kiểm tra sự tuần hoàn nước của tháp giải nhiệt và chất tải lạnh:

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của hệ thống lạnh

Trong quá trình vận hành hệ thống lạnh có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất

của hệ thống, trong đó yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến năng suất lạnh, công suất tiêu

thụ của máy nén, bao gồm: nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh, nhiệt độ ngưng tụ, nhiệt độ

quá nhiệt hơi môi chất hút vào máy nén, nhiệt độ quá lạnh của môi chất trước khi qua van

tiết lưu

Để vận hành hệ thống lạnh hiệu quả, người vận hành cần nghiên cứu chi tiết ảnh

hưởng do biến thiên nhiệt độ đến hiệu suất của hệ thống Để đơn giản cho việc nghiên cứu,

chúng ta xem từng thông số nhiệt độ là độc lập, sau đó tích hợp lại cho hệ thống

Phần tiếp theo sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của từng thông số nhiệt độ độc lập khi vận

hành hệ thống lạnh

DỰ ÁN LCEE 33

2.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi

Nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh ảnh hưởng rất lớn đến năng suất lạnh của hệ

thống, nếu nhiệt độ bay hơi t0 giảm 10C năng suất lạnh giảm khoảng 5%, công suất máy

nén giảm khoảng 3%, hiệu suất làm lạnh của máy nén giảm 3%, điều này có thể giải thích

như sau:

- Khi nhiệt độ bay hơi giảm, áp suất bay hơi cũng giảm theo do đó thể tích riêng của

hơi môi chất lạnh hút vào máy nén tăng lên (hình 2.2) dẫn đến lưu lượng khối

lượng môi chất lạnh hút vào máy nén sẽ giảm

Hình 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi đến thể tích riêng và lưu lượng khối lượng

- Khi áp suất bay hơi p0 giảm, dẫn đến tỷ số tăng áp

0

kp

p sẽ tăng lên, hiệu suất quá

trình nén trong máy nén giảm đi (hình 2.3

Hình 2.3 Ảnh hưởng của tỷ số tăng áp đến hiệu suất máy nén

- Khi t0 giảm dẫn đến tổn thất trong van tiết lưu tăng lên;

Các nguyên nhân làm giảm nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh;

- Môi chất lạnh cung cấp cho thiết bị bay hơi thiếu;

- Thiết bị bay hơi bị ngập dầu hoặc nước;

- Bề mặt thiết bị bay hơi bị bám bẩn (rỉ sét, cáu cặn hoặc bị tuyết đóng…);

- Vận tốc chất tải lạnh đi qua thiết bị bay hơi giảm do đối lưu kém;

- Thiết kế không đúng với năng suất lạnh yêu cầu;

Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi đến năng suất lạnh, công suất và hiệu suất máy

nén của một số loại môi chất lạnh được trình bày ở Hình 2.4

Nhiệt độ bay hơi, 0 C

Nhiệt độ bay hơi, 0 F

Nhiệt độ bay hơi, 0 C

Nhiệt độ bay hơi, 0 F

DỰ ÁN LCEE 34

Hình 2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi đến quá trình làm việc

2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ

Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh được xác định theo áp suất của môi chất lạnh

ở trạng thái bão hòa (Bảng 1.3) Do đó nó có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất lạnh, công

tiêu thụ của máy nén và nhiều thông số khác của hệ thống lạnh, cho nên việc nghiên cứu

ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ đến quá trình làm việc thực của hệ thống lạnh có ý nghĩa

lý luận và thực tiễn rất lớn trong vận hành hệ thống lạnh

Thực tế cho thấy, khi nhiệt độ ngưng tụ tăng dẫn đến tiêu hao năng lượng tăng, ước

tính nếu nhiệt độ ngưng tụ tăng 10C, tiêu hao năng lượng tăng 3% Các nguyên nhân gây ra

hiện tượng tăng nhiệt độ ngưng tụ:

- Một phần bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ bị mất tác dụng do:

 Thiết bị ngưng tụ bị ngập lỏng làm cho diện tích bề mặt trao đổi nhiệt giảm dẫn đến

hiệu quả trao đổi nhiệt kém;

 Phân bố nước giải nhiệt không đồng đều trên toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt;

 Hệ số truyền nhiệt giảm:

 Bề mặt trao đổi nhiệt về phía môi chất giải nhiệt bị bám bẩn;

 Bề mặt trao đổi nhiệt về phía môi chất lạnh bị bám dầu;

 Vận tốc chuyển động của môi chất giải nhiệt giảm do tuần hoàn kém;

- Không đủ lượng môi chất giải nhiệt do đó làm tăng độ chênh lệch nhiệt độ của nó

khi đi qua thiết bị ngưng tụ

- Tồn tại khí không ngưng trong hệ thống

- Thiết kế không chính xác

Khi nhiệt độ ngưng tụ tăng sẽ gây ra hậu quả sau:

- Năng suất lạnh của máy nén giảm;

- Tăng công tiêu hao cho máy nén;

- Giảm hiệu suất làm lạnh;

DỰ ÁN LCEE 35

- Tăng lực tác dụng lên các chi tiết máy;

- Ảnh hưởng không gian chết tăng, hiệu suất điện năng giảm;

- Nhiệt độ cuối tầm nén tăng làm giảm khả năng bôi trơn do độ nhớt của dầu bôi trơn

giảm, thậm chí một phần dầu bôi trơn có thể bị cháy, đặc biệt đối với hệ thống NH3

sử dụng máy nén piston

- Tuổi thọ của máy nén giảm do tăng áp suất ngưng tụ, hệ thống dễ rò rỉ môi chất

lạnh

Hình 2.5 thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ đến năng suất lạnh, công suất

máy nén và hiệu suất làm lạnh

Hình 2.5 Ảnh hưởng nhiệt độ ngưng tụ đến khả năng làm việc của hệ thống

2.2.3 Ảnh hưởng của độ quá nhiệt

Độ quá nhiệt của hơi môi chất lạnh hút vào máy nén có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu

quả làm việc của máy nén, độ quá nhiệt đảm bảo cho máy nén làm việc tránh hiện tượng va

đập thủy lực xảy ra, tuy nhiên nó lại tăng công tiêu hao trong quá trình nén của máy nén

Thông thường độ quá nhiệt của môi chất lạnh được giới hạn trong phạm vi sau:

- Đối với NH3 độ quá nhiệt T = (515)K;

- Đối với freon độ quá nhiệt T = (2030)K;

Nếu độ quá nhiệt của hơi môi chất lạnh hút vào máy nén quá cao sẽ gây ra các hiện tượng

sau:

 Làm giảm năng suất lạnh do lưu lượng khối lượng môi chất hút vào máy nén giảm;

 Nhiệt độ cuối tầm nén tăng cao dẫn đến giảm tuổi thọ của máy nén;

 Tăng khả năng mài mòn do độ nhớt của dầu bôi trơn giảm;

 Tăng công tiêu hao trong quá trình nén;

 Hệ số làm lạnh giảm, hiệu quả năng lượng giảm;

Theo tính toán, nếu độ quá nhiệt tăng 1 độ, công suất máy nén tăng khoảng 0,5%

DỰ ÁN LCEE 36

Các nguyên nhân gây tăng độ quá nhiệt và giải pháp khắc phục:

- Nguyên nhân gây tăng độ quá nhiệt

 Đường ống từ thiết bị bay hơi đến máy nén quá dài, đồng thời cách nhiệt kém;

 Quá trình làm máy máy nén kém;

 Điều chỉnh van tiết lưu không phù hợp (điều chỉnh quá nhỏ);

 Phụ tải nhiệt quá lớn;

 Thiết kế dàn lạnh không phù hợp với công suất máy nén;

- Biện pháp khắc phục

 Kiểm tra cân chỉnh van tiết lưu nhiệt, van điện từ chính xác theo phụ tải Van tiết

lưu nhiệt có thể tự điều chỉnh độ mở van nhằm điều tiết lưu lượng môi chất lạnh

vào dàn lạnh phù hợp với phụ tải lạnh, tuy nhiên mức độ tự điều chỉnh chỉ trong

phạm vi hẹp và có độ trễ;

 Trong trường hợp tải lạnh thay đổi có thể sử dụng van tiết lưu điện tử vì van tiết

lưu điện tử có mức độ điều tiết rộng và thời gian điều chỉnh nhanh hơn;

 Về mặt bảo trì, bảo dưỡng: chú ý bọc bảo ôn ống dẫn từ thiết bị bay hơi về máy

nóng Các ống dẫn đặt ngoài trời nếu không được bọc bảo ôn hoặc lớp bảo ôn lâu

ngày không còn đạt yêu cầu cách nhiệt sẽ gây gia tăng xâm nhập nhiệt từ môi

trường và gây gia tăng độ quá nhiệt hơi về máy nén;

2.2.4 Ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ bay hơi

Trong thực tế, có thể đồng thời nhiệt độ ngưng tụ tăng và nhiệt độ bay hơi giảm

trong trường hợp này công suất máy nén sẽ thay đổi tùy thuộc vào độ chênh lệch giữa nhiệt

độ ngưng tụ và nhiệt độ bay hơi, bằng tính toán người ta xây dựng mối quan hệ giữa công

suất hệ thống với độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ bay hơi với nhiệt độ ngưng tụ và

công suất máy nén với độ chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ bay hơi với nhiệt độ ngưng tụ

DỰ ÁN LCEE 37

Hình 2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ bay hơi đến công suất

Nhận xét:

Theo kết quả tính toán ở trên cho thấy:

- Khi độ chênh lệch nhiệt độ giảm, công suất máy nén sẽ tăng;

- Công suất hệ thống sẽ giảm khi nhiệt độ ngưng tụ giảm;

- Công suất hệ thống tăng khi nhiệt độ bay hơi tăng, tuy nhiên độ tăng công suất hệ

thống nhỏ hơn độ tăng C.O.P;

2.2.5 Ảnh hưởng của khí không ngưng

Trong hệ thống lạnh, ngoài môi chất lạnh ra còn có thể có các loại khí không ngưng

khác, phần lớn là không khí Không khí xâm nhập vào hệ thống do các nguyên nhân sau:

 Tháo ráp máy nén và các thiết bị khác trong thời gian sửa chữa;

 Hệ thống làm việc ở áp suất chân không;

 Không khí bị hút vào qua các mối nối không kín hoặc khi máy nén làm việc mà van

đầu hút đóng kín;

 Một lượng không khí còn sót lại trong hệ thống sau lắp đặt;

 Một lượng không khí phát sinh trong lần nạp môi chất lạnh đầu tiên cho hệ thống;

Sự tồn tại của không khí trong hệ thống ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm việc:

- Giảm diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ;

- Tăng áp suất ngưng tụ đột đột;

- Nguy cơ rò rỉ môi chất lạnh cao;

- Tăng công tiêu hao cho máy nén;

- Giảm năng suất lạnh của hệ thống;

Ước tính, nếu trong hệ thống tồn tại khí không ngưng, khi áp suất ngưng tụ vượt

10psi (0,7bar) chi phí năng lượng tăng khoảng 6% Do đó để hệ thống lạnh làm việc hiệu

quả về mặt năng lượng, lượng khí không ngưng cần được tác ra khỏi hệ thống Hình 2.7a,

2.7b mô tả khí không ngưng trong hệ thống lạnh và trình bày nguyên lý tách khí không

Nhiệt độ bay hơi ( 0 C)

b Ảnh hưởng độ chênh lệch nhiệt độ đến công suất máy nén

DỰ ÁN LCEE 38

Hình 2.6a Mô tả khí không ngưng trong hệ thống

Hình 2.7b Quan hệ giữa áp suất ngưng tụ với công suất máy nén ở các chế độ

nhiệt độ bay hơi khác nhau

2.2.6 Ảnh hưởng của nước có trong môi chất lạnh

Đối với hệ thống lạnh công nghiệp, khi vận hành nếu tồn tại một lượng nước trong

môi chất lạnh sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình làm việc của hệ thống cũng như hiệu suất

của thiết bị Sự có mặt của nước trong môi chất lạnh do hai nguyên nhân sau:

- Hệ thống lắp đặt mới

 Nước tồn tại trong các bình chứa sau khi kiểm tra áp lực;

 Nước tồn tại trong hệ thống đường ống khi lắp đặt mới;

 Nước ngưng tụ trên hệ thống sau khi kiểm tra áp lực;

 Hút chân không không kỹ hệ thống trước khi vận hành;

 Nước có lẫn trong môi chất lạnh khi nạp vào hệ thống;

Bình ngưng vỏ bọc chùm ống nằm ngang

Bình chứa

Bình ngưng ống đứngBình ngưng bốc hơi

a Khí không ngưng tồn tại trong hệ thống

1234

Áp suất ngưng tụ, psi

DỰ ÁN LCEE 39

- Sự xâm nhập không khí vào hệ thống khi đang vận hành

 Sự rò rỉ trên hệ thống đường ống phía thấp áp, đặc biệt là hệ thống cấp đông

 Quy trình xả dầu, xả gas không hợp lý (áp suất thấp)

 Quy trình hút chân không hệ thống hoặc một phần hệ thống sau bảo trì không hợp

lý

 Phản ứng hóa học giữa môi chất lạnh với một số khí tồn tại trong hệ thống dẫn đến

sinh ra nước

Ảnh hưởng của hàm lượng nước chứa trong hệ thống

- Ảnh hưởng đến tính chất nhiệt động của môi chất lạnh, khi môi chất lạnh chứa một

lượng nước để duy trì nhiệt độ làm lạnh theo yêu cầu đòi hỏi hệ thống phải làm việc với áp

suất bay hơi thấp hơn yêu cầu (Hình 2.8 và Phụ lục 2.1, Phụ lục 2.2), điều này dẫn đến

giảm năng suất lạnh của hệ thống và tăng công suất tiêu thụ điện của máy nén

Hình 2.8a Ảnh hưởng của hàm lượng nước đến áp suất sôi NH 3

Hình 2.8b Ảnh hưởng của hàm lượng nước đến nhiệt độ bão hòa NH 3