KỸ THUẬT LẠNH thực phẩm thủy sản

Cách đây khoảng 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết trộn muối vào nước hoặc tuyết để tạo nhiệt độ thấp hơn. Nhưng kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phải kể từ khi giáo sư Black tìm ra ẩn nhiệt hóa hơi và ẩn nhiệt nóng chảy vào năm 1761 1764. Ở cuối thế kỷ XVIII từ phát hiện đầu tiên là trong điều kiện chân không nước bay hơi ở nhiệt độ thấp. Vào năm 1834 bác sĩ Perkins (Anh) xây dựng được máy lạnh đầu tiên với tác nhân lạnh là ete etylen làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển. Cuối thế kỷ XIX có hàng loạt các phát minh ra máy lạnh với những tác nhân có áp suất trong chu trình kín cao hơn áp suất khí quyển: + Năm 1871 Tellier xây dựng máy lạnh với tác nhân ete metylen. + Năm 1872 Boil phát minh nguyên lý máy lạnh NH3. + Năm 1874 kỹ sư Linde (Đức) đã thiết kế được máy lạnh NH3, lúc này việc chế tạo máy lạnh nén hơi mới thực sự phát triển rộng rãi trong hầu hết các ngành kinh tế. Mốc quan trọng trong kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng các freon ở Mỹ vào năm 1930. Ngày nay kỹ thuật hiện đại đang đi vào những đỉnh cao của khoa học kỹ thuật hiện đại. Phạm vi nhiệt độ của kỹ thuật lạnh ngày nay được mở rộng rất nhiều và kỹ thuật đang tiến dần đến nhiệt độ không tuyệt đối. Riêng kỹ thuật lạnh là nhu cầu thiết yếu để phát triển công nghiệp thực phẩm: “Lạnh cần cho công nghiệp thực phẩm như điện và hơi nước cần cho công nghiệp nặng vậy. Điện và hơi nước đã đẩy công nghiệp nặng tiến tới, thì lạnh sẽ làm cho công nghiệp thực phẩm phát triển vượt bậc (Micoiang 1935).

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1

I Lịch sử phát triển ngành lạnh 1

II Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh 1

1 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm 1

2 Sấy thăng hoa 2

3 Công nghiệp hóa chất 2

4 Điều tiết không khí 2

5 Siêu dẫn 2

6 Sinh học Cryô 2

7 Thể dục thể thao 3

8 Các ứng dụng khác 3

III Kỹ thuật lạnh ở Vịêt Nam 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA MÁY LẠNH 4

I Các khái niệm và đại lượng cơ bản 4

1 Nhiệt 4

2 Lạnh 4

3 Nhiệt độ và đơn vị nhiệt độ 4

4 Áp suất 5

5 Nhiệt lượng 5

6 Enthalpy 7

7 Entropy 7

8 Sự biến đổi trạng thái của vật chất 7

9 Truyền nhiệt 10

II Các phương pháp làm lạnh 11

1 Làm lạnh bằng tuyết hoặc nước đá đóng băng tự nhiên 11

2 Làm lạnh nhân tạo 11

III Các giản đồ nhiệt 14

1 Giản đồ log p-h 14

2 Giản đồ T-s 15

CHƯƠNG 3 MÔI CHẤT LẠNH VÀ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN LẠNH 16

I Môi chất lạnh 16

1 Định nghĩa 16

2 Các tác nhân lạnh thường dùng, yêu cầu và lựa chọn 16

II Môi trường truyền lạnh 18

1 Khái niệm 18

2 Các môi trường truyền lạnh 18

III Ứng dụng các định luật của nhiệt động học 18

1 Định luật 1 của nhiệt động học 18

2 Định luật 2 nhiệt động học 19

CHƯƠNG 4 CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG LẠNH 20

I Các thiết bị chính của máy lạnh 20

1 Máy nén 20

2 Thiết bị ngưng tụ 21

3 Thiết bị bốc hơi 21

4 Thiết bị tiết lưu 21

II Các thiết bị phụ của máy lạnh 21

1 Bình tách dầu 21

2 Bình chứa cao áp 21

3 Phin sấy lọc 21

4 Bình quá lạnh 21

5 Bình trung gian 21

6 Bình tách lỏng 22

7 Van điện từ 22

8 Quạt 22

CHƯƠNG 5 CÁC CHU TRÌNH LẠNH 22

I Chu trình máy lạnh nén hơi 1 cấp 22

II Chu trình máy lạnh nén hơi hai cấp 24

1 Chu trình 2 cấp 2 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn 24

2 Chu trình 2 cấp 2 tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn 26

CHƯƠNG 6 LÝ THUYẾT LÀM LẠNH VÀ BẢO QUẢN LẠNH 28

I Nguyên nhân làm hỏng thực phẩm: 3 nguyên nhân chính 28

II Ý nghĩa của việc làm lạnh và bảo quản lạnh thực phẩm 28

III Tác động của nhiệt độ thấp đối với thực phẩm và vi sinh vật 29

1 Tác động của nhiệt độ thấp đối với vi sinh vật 29

2 Tác động của nhiệt độ thấp đối với cơ thể sống và thực phẩm 29

IV Các quá trình sinh lý hóa xảy ra khi bảo quản lạnh thực phẩm: 31

1 Biến đổi vật lý 32

2 Biến đổi sinh hóa 32

3 Biến đổi vi sinh 33

V Các phương pháp làm lạnh thực phẩm 34

1 Làm lạnh thực phẩm bằng không khí lạnh 34

2 Phương pháp làm lạnh bằng nước đá 35

CHƯƠNG 7 LÝ THUYẾT LẠNH ĐÔNG VÀ BẢO QUẢN LẠNH ĐÔNG THỰC PHẨM 36

I Sự khác nhau giữa làm lạnh và lạnh đông 36

II Sự quá lạnh và tác dụng của nó trong quá trình làm lạnh đông 36

III Lượng nước đóng băng 38

IV Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết tinh của nước trong thực phẩm 39

1 Nồng độ chất tan 39

2 Tốc độ làm đông 40

3 Chất lượng ban đầu của thực phẩm 41

VI Những biến đổi của thực phẩm khi làm đông 41

1 Biến đổi vật lý 41

2 Biến đổi hóa học 42

3 Biến đổi vi sinh vật 42

VII Nhiệt độ trung bình cuối và thời gian lạnh đông 43

1 Nhiệt độ trung bình cuối 43

2 Thời gian lạnh đông 43

VII Các phương pháp lạnh đông 44

1 Lạnh đông chậm 44

2 Lạnh đông nhanh 44

3 Lạnh đông tức thời 44

CHƯƠNG 8 TAN GIÁ VÀ LÀM ẤM THỰC PHẨM 45

I Tan giá 46

1 Yêu cầu chung 46

2 Các phương pháp làm tan giá 47

II Làm ấm 49

III Sự biến đổi của sản phẩm trong thời gian làm tan giá và làm ấm 49

1 Biến đổi vật lý 49

2 Biến đổi mô học 50

4 Biến đổi hóa học và sinh hóa 50

CHƯƠNG I MỞ ĐẦU

I Lịch sử phát triển ngành lạnh

Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách đây rất lâu:

* Các tranh vẽ trên tường trong các kim tự tháp Ai Cập cách đây khoảng

2500 năm đã mô tả cảnh nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi để làmmát không khí

* Cách đây khoảng 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết trộnmuối vào nước hoặc tuyết để tạo nhiệt độ thấp hơn

* Nhưng kỹ thuật lạnh hiện đại bắt đầu phải kể từ khi giáo sư Black tìm ra

ẩn nhiệt hóa hơi và ẩn nhiệt nóng chảy vào năm 1761 - 1764

* Ở cuối thế kỷ XVIII từ phát hiện đầu tiên là trong điều kiện chân khôngnước bay hơi ở nhiệt độ thấp Vào năm 1834 bác sĩ Perkins (Anh) xây dựng đượcmáy lạnh đầu tiên với tác nhân lạnh là ete etylen làm việc ở áp suất thấp hơn áp suấtkhí quyển

* Cuối thế kỷ XIX có hàng loạt các phát minh ra máy lạnh với những tácnhân có áp suất trong chu trình kín cao hơn áp suất khí quyển:

+ Năm 1871 Tellier xây dựng máy lạnh với tác nhân ete metylen

+ Năm 1872 Boil phát minh nguyên lý máy lạnh NH3

+ Năm 1874 kỹ sư Linde (Đức) đã thiết kế được máy lạnh NH3, lúc nàyviệc chế tạo máy lạnh nén hơi mới thực sự phát triển rộng rãi trong hầu hết cácngành kinh tế

* Mốc quan trọng trong kỹ thuật lạnh là việc sản xuất và ứng dụng các freon

ở Mỹ vào năm 1930

Ngày nay kỹ thuật hiện đại đang đi vào những đỉnh cao của khoa học kỹthuật hiện đại Phạm vi nhiệt độ của kỹ thuật lạnh ngày nay được mở rộng rấtnhiều và kỹ thuật đang tiến dần đến nhiệt độ không tuyệt đối

Riêng kỹ thuật lạnh là nhu cầu thiết yếu để phát triển công nghiệp thực phẩm:

“Lạnh cần cho công nghiệp thực phẩm như điện và hơi nước cần cho công nghiệpnặng vậy Điện và hơi nước đã đẩy công nghiệp nặng tiến tới, thì lạnh sẽ làm chocông nghiệp thực phẩm phát triển vượt bậc (Micoiang - 1935)

II Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh

1 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm

công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá, rau quả, công nghiệp thủy hải sản .các kho lạnh bảo quản, các kho lạnh chế biến phân phối, các máy lạnh thươngnghiệp, đến các tủ lạnh gia đình, các nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp đặttrên tàu thủy và các phương tiện vận chuyển, kể cả các ngành công nghiệp rượubia, nước giải khát, nước hoa quả, công nghiệp sữa, sản xuất aga - aga

2 Sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiện đại hầu như không làm giảm lượng của vật sấy lúc này vật được làm lạnh đông dưới -20oC và được sấy bằng cách hút chân không Vì giá thành cao do đó chỉ ứng dụng cho các sản phẩm quý hiếm như những dược liệu từ hoa, cây, quả những sản phẩm y dược dễ biến đổi chất lượng

do tác động của nhiệt độ như máu, thuốc tiêm, hoóc môn

3 Công nghiệp hóa chất

* Ứng dụng quan trọng nhất là sự hóa lỏng khí như: Clo, NH3, CO2, HCl, khí đốt, khí sinh học

* Nhờ kỹ thuật lạnh nên chủ động điều khiển tốc độ các phản ứng hóa học

* Ứng dụng trong kỹ nghệ sản xuất vải, sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh

4 Điều tiết không khí

* Ngày nay không thể tách rời kỹ thuật điều tiết không khí với các ngành cơkhí chính xác, kỹ thuật điện tử, vi điện tử, máy vi tính, kỹ thuật quang học

* Điều tiết không khí cũng đóng vai trò quan trọng trong các ngành côngnghiệp nhẹ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm như công nghiệp dệt, vải, sợi, thuốclá

* Trong công nghiệp chăn nuôi điều tiết để đạt tốc độ tăng trọng cao nhất

* Điều tiết không khí công nghiệp và dân dụng nhằm tạo điều kiện cho conngười để sống và làm việc

5 Siêu dẫn

Năm 1911 nhà Vật lý Kamerlingh (Hà Lan) phát hiện ra rằng khi giảm đếnmột nhiệt độ rất thấp nào đó (nhiệt độ nhẩy), điện trở sẽ biến mất và kim loại trởthành siêu dẫn Ứng dụng hiện tượng này để tạo ra các nam châm cực mạnh trongcác máy gia tốc ở các nhà máy điện nguyên tử, nhiệt hạch, hoặc các đệm từ cho tàuhỏa cao tốc

6 Sinh học Cryô

Kỹ thuật lạnh thâm độ (còn gọi kỹ thuật cryô) với nhiệt độ -80 – 196oC được ứng dụng trong việc lai tạo giống, bảo quản tinh đông

III Kỹ thuật lạnh ở Việt Nam

Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế

ở nước ta, thực vật kỹ thuật đã xâm nhập vào hơn 60 ngành kinh tế, đặc biệt vàocác ngành chế biến thực phẩm, hải sản xuất khẩu, công nghiệp nhẹ, điều hòa khôngkhí

Nhưng nhược điểm chủ yếu của ngành lạnh nước ta hiện nay là quá nhỏ bénon yếu và lạc hậu Nước ta chỉ chế tạo được các loại máy NH3 loại nhỏ, chưachế tạo được các loại máy nén và thiết bị cỡ lớn, các loại máy lạnh freon, các thiết

bị tự động Và đặc điểm quan trọng khác là ngành lạnh ở ta bị tản mạn và phân tán,không có cơ quan trung ương chủ trì nên không được đầu tư và phát triển đúng mức.Các đơn vị sử dụng lạnh thường trang bị tự phát nên nhiều khi gây ra lãng phí

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA MÁY LẠNH

I Các khái niệm và đại lượng cơ bản

Hay nói cách khác, lạnh là trạng thái vật chất khi nhiệt độ của nó thấp hơn nhiệt

độ của môi trường xung quanh mà ta cảm nhận được trong điều kiện bình thường củakhí quyển Người ta quy định lấy 20oC là ranh giới giữa nóng và lạnh

Có 3 mức độ lạnh

200C > T0C > Tdb : lạnh thường

Tdb > T0C > -100oC: lạnh đông-1000C > T0C > -273oC : lạnh thâm độ

3 Nhiệt độ và đơn vị nhiệt độ

a Nhiệt độ

Là mức độ nóng hay lạnh của một vật Nó đặc trùn cho sự tác động năng lượngmạnh hay yếu của nhiệt lên các giác quan của con người Nhiệt độ cho phép chúng tanói rằng một vật nóng nhiều hơn hay ít hơn một vật khác

b Đơn vị của nhiệt độ

Thang nhiệt độ Celsius (ký hiệu oC): được sử dụng phổ nhất Điểm 00C đượcxác định là nhiệt độ đóng băng và 100oC là nhiệt độ sôi của nước tinh khiết ở áp suấtkhí quyển Độ Celsius là 1/100 của nhiệt độ giữa điểm đóng băng và điểm sôi củanước tinh khiết, vì vậy 0C còn gọi là thang nhiệt độ bách phân

Thang nhiệt độ Kelvin (ký hiệu K): là đơn vị đo nhiệt độ trong hệ đơn vị quốc

tế SI Thang nhiệt độ Kelvin còn gọi là thang nhiệt độ tuyệt đối hay thang nhiệt độđộng học Người ta xác định rằng ở -273,15oC mọi vật đều nguội lạnh, không có nhiệt.Nhiệt độ này được lấy là 0 độ tuyệt đối (0 K) Quan hệ giữa 2 thang này có dạng:

T(K) = 0C + 273,15

Thang nhiệt độ Fahrenheit (ký hiệu 0F): là thang nhiệt độ sử dụng trong hệ đơn

vị Anh, Mỹ Thang nhiệt độ này xác định trên cơ sở điểm đóng băng của nước là 320Fcòn điểm sôi là 212oF

oF = 1,8oC + 32Thang nhiệt độ Rankin (ký hiệu oR): sử dụng trong hệ dơn vị Anh Mỹ

Áp suất khí quyển: là áp suất của không khí bao quanh trái đất tác dụng lên

các vật Áp suất khí quyển tính ở mức bề mặt khí quyển, bằng áp suất của cột thủyngân cao 760 mm

Áp suất tương đối: thông thường khi dùng áp kế để đo áp suất của bình, bên

ngoài áp kế là không khí Vậy giá trị ghi trên áp kế là chênh lệch áp suất giữa bình vàkhông khí Áp suất này được là áp suất tương đối

Áp suất tuyệt đối: được tính từ giá trị 0 (chân không tuyệt đối) Áp suất tuyệt

đối có giá trị bằng tổng áp suất khí quyển và áp suất tương đối

Áp suất chân không: là khái niệm chỉ áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển

(nhưng về phía áp suất giảm)

b Đơn vị đo áp suất

Pascal là đơn vị đo chính thống theo hệ SI, viết tắt là Pa Pa là áp suất thực hiệnbởi lực tác dụng 1 Newton phân bố đều lên diện tích m2 (1 Pa = 1 N/m2)

a Khái niệm chung

Trong kỹ thuật ta cần phải tính nhiệt lượng trong một quá trình nào đó khi nhiệt

độ thay đổi Để hiểu rõ hơn chúng ta khảo sát thí nghiệm

Lấy khối lượng nước đá có nhiệt độ ban đầu là -40oC, dùng đèn để nung vànhiệt kế để khảo sát sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian

Thời gian đầu nhiệt độ khối nước đá tăng nhanh từ -40oC đến 0oC (đoạn OA),giữ ở nhiệt độ 0oC thời gian khá lâu (AB) ở giai đoạn này nước đá tan chảy ở 0oC Ởđiểm B nước đá hoàn toàn biến thành thể lỏng và nhiệt độ bắt đầu tăng đến 100oC(BC) Sau đó nhiệt độ giữ ở 100oC, nước đá bắt đầu bốc hơi đến giọt cuối cùng (CD)

b Nhiệt hiện

Ứng với đoạn OA và BC, nhiệt lượng mà khối nước nhận vào để thay đổi nhiệt

độ mà không thay đổi trạng thái thì nhiệt này được gọi là nhiệt hiện

Nhiệt hiện là sự hấp thu nhiệt dưới dạng này biểu hiện qua sự nâng cao nhiệt độcủa vật nhận nhiệt và ngược lại khi vật tỏa nhiệt thì nhiệt độ của nó sẽ giảm đi Nhiệtnhận vào hay thải ra không làm thay đổi trạng thái vật lý của vật

C lỏng - hơi

-40 0

toC

100

Nhiệt ẩn là sự hấp thu hay thải nhiệt của vật dưới dạng này được đặc trưng bởinhiệt độ không đổi và sự thay đổi trạng thái vật lý của nó (bay hơi khi sôi, ngưng tụ,kết đông, chảy lỏng, thăng hoa )

Công thức tính :

QH = m.rTrong đó :

QH : nhiệt ẩn (KJ)

m : khối lượng (kg)

r : ẩn nhiệt (KJ/kg)Với nước ở áp suất 0,98 bar

rAB (tan chảy, đông đặc) = 333,6 KJ/kg

rCD (bốc hơi, ngưng tụ) = 2257 KJ/kgLưu ý: nhiệt bốc hơi có vai trò rất quan trọng trong hệ thống lạnh do nhiệtlượng làm lạnh phần lớn là do ẩn nhiệt bốc hơi của môi chất tạo nên

d Đơn vị đo nhiệt lượng

Joule (J): là công sinh ra khi có một lực là Newton thực hiện một quãng đường1m

Kilocalo (Kcal) là nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của 1kg nước lên 1oC

mà còn dùng một phần để sinh công Ký hiệu: H (J) hoặc h (KJ/Kg)

7 Entropy

Entropy là thông số trạng thái của môi chất, đặc trưng cho chiều trao đổi nhiệtgiữa môi chất và môi trường bên ngoài Ký hiệu: s (KJ/kgK)

8 Sự biến đổi trạng thái của vật chất

Trạng thái của một chất (thể rắn, lỏng và hơi) phụ thuộc vào điều kiện bênngoài: nhiệt độ và áp suất Khi các điều kiện đó thay đổi thì vật thể chuyển sang trạngthái khác, sự biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác của một vật thể đồng nhấtđược gọi là sự biến đổi pha và sự biến đổi này diễn ra ở hiệt độ không đổi nó phụthuộc vào các điều kiện biến đổi và tính chất vật lý của các chất có kèm theo sự tỏanhiệt và hấp thu lượng nhiệt cần thiết để làm thay đổi mối liên kết giữa các phân tử

Ở điều kiện bình thường, chúng ta thấy vật chất biến đổi từ trạng thái rắn đếnlỏng và đến hơi khi nhiệt độ tăng dần, nguyên tắc làm việc của hệ thống lạnh chủ yếudựa vào sự biến đổi pha từ lỏng sang hơi và ngược lại

Ở áp suất khí quyển, khi cấp nhiệt để nước đạt 100oC và biến thành hơi mãnhliệt bởi những bọt khí xuất hiện trong nước hiện tượng này được gọi là sự bốc hơi.Nhiệt độ bốc hơi được gọi là nhiệt độ bão hòa, áp suất bốc hơi được gọi là áp suất bãohòa

Hơi quá nhiệt: là hơi môi chất có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ bão hòa (ở cùng ápsuất)

Lỏng quá lạnh: là môi chất lỏng có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ bão hòa (ở cùng

áp suất)

Nhiệt độ tới hạn: hóa lỏng môi chất bằng phương pháp nén phải được tiến hành thấphơn nhiệt độ nào đó, nếu môi chất có nhiệt độ lớn hơn giới hạn này thì không thể hóa lỏngmôi chất được dù có nén đến áp suất cực lớn, nhiệt độ đó được gọi là nhiệt độ tới hạn

15oCQuan sát bảng ta thấy:

Thăng hoa

Ở áp suất khí quyển ta phải cung cấp nhiệt độ cho nước (nước nhận nhiệtlượng) để đạt 1000C và bốc hơi Trong môi chất 12 nhận nhiệt từ môi trường bốc hơi ở-29,80C Nếu môi chất bốc hơi trong phòng cách nhiệt thì nhiệt độ căn phòng cókhuynh hướng giảm đến -29,8oC (đây là hiện tượng xảy ra trong thiết bị bốc hơi của hệthống lạnh).

Nếu muốn điều chỉnh nhiệt độ bốc hơi, chúng ta có thể điều chỉnh áp suất tươngứng Trong hệ thống lạnh, áp suất bốc hơi được duy trì nhờ vào máy nén kết hợp với

và bên trái là pha lỏng (lỏng quá lạnh) Các điểm nằm trên đường bão hòa ở hai trạngthái (lỏng và hơi) Nếu vật chất nằm trên đường bão hòa mà ở thể lỏng thì ta gọi làlỏng bão hòa, nếu toàn bộ ở thể hơi thì gọi là hơi bão hòa

Xét hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt 2 pha: lỏng và hơi bão hòa Giới hạn trên của

đồ thị P-t là ứng với nhiệt độ tới hạn tk và áp suất Pk Giới hạn dưới điểm B ứng vớiđiểm đông đặc của vật chất Lúc này hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt không chỉ hai phanhư trước mà 3 pha: rắn, lỏng, hơi Điểm B được gọi là điểm 3

Ý nghĩa của điểm 3:

t

B

Điểm 3 ứng với áp suất bằng 4,58 mmHg và nhiệt độ là 0,010C Từ điểm 3 nếutiếp tục nhả nhiệt thì đến một lúc toàn thể pha lỏng sẽ chuyển sang pha rắn, lúc nàytrạng thái cân bằng chỉ còn 2 pha: rắn và hơi bão hòa được gọi là đường thăng hoa.

a Quá trình hóa hơi

Là quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể hơi, sự hóa hơi là khái niệm chung chỉ

sự bay hơi hoặc sự sôi Sự bay hơi của một chất lỏng là sự tạo thành hơi trên bề mặt tự

do của nó Sự bay hơi ở mọi nhiệt độ, tuy nhiên nó sẽ xảy ra mạnh hơn khi nhiệt độcàng cao, bề mặt thoáng của chất lỏng càng lớn không khí khí uyển càng khô vàthoáng, áp suất thấp

Qua trình sôi tuân theo những quy luật sau:

Dưới cùng một áp suất, chất lỏng luôn luôn bắt đầu sôi ở cùng một nhiệt độ.Suốt quá trình sôi nhiệt độ giữ không đổi nếu áp suất không thay đổi

Áp suất của hơi bảo hòa tạo thành bằng áp suất của chất lỏng

Nếu muốn giảm nhiệt độ sôi thì phải giảm áp suất của chất lỏng sôi và ngượclại

c Quá trình thăng hoa

Là quá trình chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi Quá trình này chỉ xảy

ra đối với một số môi chất với áp suất không đổi và ở một nhiệt độ xác định

9 Truyền nhiệt

a Khái niệm chung

Nhiệt có thể chuyển từ vật này sang vật khác bởi ba phương pháp: dẫn nhiệt,đối lưu nhiệt, bức xạ nhiệt

Trong các thiết bị trao đổi nhiệt, sự trao đổi nhiệt giữa môi chất nóng và môichất lạnh càng hoàn hảo càng tốt Để thực hiện đều đó, hệ số truyền nhiệt bởi dẫn nhiệt

và đối lưu nhiệt phải lớn

Để bảo vệ phòng lạnh chống nhiệt lượng từ bên ngoài xâm nhập vào, sự traođổi nhiệt qua vách phòng phải càng nhỏ càng tốt, muốn vậy ta phải dùng vật liệu có hệ

số dẫn nhiệt nhỏ (vật liệu cách nhiệt)

b Dẫn nhiệt

Là sự truyền nhiệt từ phần này đến phần kia của vật bởi sư chuyển động của cácphân tử hoặc truyền nhiệt từ vật này sang vật khác khi có sự tiếp xúc trực tiếp

c Đối lưu nhiệt

Nhiệt lượng trao đổi từ nơi này đến nơi khác do sự chuyển động của môi chất.Môi chất có thể tự chuyển động do sự sai biệt trọng lượng riêng (đối lưu tự nhiên)hoặc cưỡng bức

d Bức xạ nhiệt

Tia nhiệt rời khỏi mặt vật thể nóng bị hấp thụ bởi vật thể lạnh Những mặtphẳng bóng sáng thì phát sinh nhiều tia nhiệt hơn mặt phẳng tối, ghồ ghề Ngược lạimặt phẳng hấp thu nhiệt bức xạ càng lớn khi màu càng tối và ghồ ghề

II Các phương pháp làm lạnh

1 Làm lạnh bằng tuyết hoặc nước đá đóng băng tự nhiên

Về mùa đông những quốc gia ở vùng ôn đới có nhiệt độ ngoài trời rất thấp, cóthể đạt đến âm vài chục 0C, ngoài trời có tuyết nước ở các sông hồ đóng thành băng

Về nguyên tắc có thể lấy băng hay tuyết này để bảo quản rau quả, thực phẩm màkhông tốn kém nhiều Ở nước ta, chỉ có miền núi phía Bắc vào mùa đông mới có tuyết

Do vậy việc sử dụng lạnh tự nhiên ở nước ta hầu như không có Cần chú ý một điều

do tuyết trong tự nhiên thường bị nhiễm bẩn do đất, cát và các tạp chất khác khi sửdụng phải lưu ý đến vệ sinh, đặc biệt để bảo quản thực phẩm để tránh gây hại chongười tiêu dùng

2 Làm lạnh nhân tạo

a Khái niệm chung

Quá trình làm lạnh nhân tạo là quá trình thu nhiệt lượng của một vật cần làmlạnh, làm cho nhiệt độ của vật đó hạ thấp xuống, thấp hơn nhiệt độ của môi trườngxung quanh Khi sử dụng lạnh thiên nhiên sẽ không đáp ứng được các yêu cầu về nhiệt

độ cũng như về kỹ thuật, lúc đó làm lạnh nhân tạo là cần thiết Hình dưới đây biểudiễn sơ đồ làm lạnh nhân tạo

T

Quá trình làm lạnh nhân tạo được thực hiện nhờ một chất trung gian gọi là môichất lạnh Môi chất lạnh lỏng đi qua và tiếp tục sôi trong thiết bị gọi là thiết bị bốc hơi.Bình này đặt trực tiếp trong buồng lạnh có một lớp cách nhiệt 2 Khi sôi trong bìnhbốc hơi môi chất nhận một nhiệt lượng Q0 làm cho nhiệt độ buồng lạnh giảm còn T0.Sau đó môi chất mang nhiệt và nhả nhiệt cho môi trường bên ngoài có nhiệt độ T(T>T0) Lượng nhiệt Q0 mà môi chất nhận được trong buồng lạnh phụ thuộc vào dòngnhiệt Q từ môi trường bên ngoài có nhiệt độ T thâm nhập vào bên trong buông lạnhqua lớp cách nhiệt Dưới tác dụng của nhiệt môi chất luôn thay đổi trạng thái, đặc tínhthay đổi phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi chất.

Sự thay đổi trạng thái của môi chất kèm theo việc hấp thu hay nhả ra 1 lượnghiệt, lượng nhiệt 1 kg môi chất hấp thu được gọi là năng suất lạnh riêng q0 (KJ/kg)

b Các phương pháp sinh lạnh

Sinh lạnh bằng nước đá:

Trong các phương pháp sinh lạnh thì đơn giản nhất là làm lạnh bằng nước đá.Cho nước đá vào môi trường làm lạnh, dưới tác dụng của nhiệt có trong thực phẩmnước đá tan chảy và hấp thu một lượng nhiệt của môi trường làm cho nhiệt độ mooittrường giảm xuống và khi nước đá tan chảy nó hấp thu lượng nhiệt là 335 kJ/kg Khilàm lạnh bằng nước đá thì nhiệt độ môi trường làm mát thấp nhất cũng chỉ đạt tới 00C

mà thôi (vì nước đá tan ở 0oC ) Muốn đạt nhiệt độ thấp dưới 0oC thì người ta chomuối hòa tan vào nước đá Khi cho muối hòa tan vào nước đá thì ngoài nhiệt lượngcung cấp để làm tan nước đá cần thêm một lượng nhiệt để làm tan muối, do đó nhiệt

độ tan của hỗn hợp thấp hơn

Nhiệt độ tan của hỗn hợp muối và nước đá phụ thuộc vào loại muối và nồng độcủa nó trong hỗn hợp

Trong thực tê người ta dùng muối ăn trông với đá vụn, lượng muối trong hỗnhợp tùy theo yêu cầu về nhiệt độ làm lạnh Nồng độ muối càng cao thì nhiệt độ tan củahỗn hợp càng thấp, nhưng đến một giới hạn nhất định thì nhiệt độ tan của hỗn hợpkhông giảm nữa cho dug lượng đá sử dụng có tăng lên

Sinh lạnh bằng nước đá khô (tuyết CO 2 ):

Tuyết CO2 sản xuất từ nguyên liệu rẻ tiền khác nhua như lò hơi, khismor than,khí trong công nghiệp lên men rượu, bia và thủy ngân…khí CO2 thoát ra trong côngnghệ tổng hợp NH3, công nghệ chế biến dầu mỏ, tuwg lò sản xuất vôi…Đá kho bayhơi thống qua trạng thái lỏng nên được ứng dụng thích hợp cho bảo quản nhiều loạisản phẩm, dùng cả làm lạnh đông thực phẩm.

Làm lạnh bằng nước đá khô có thể đạt được nhiệt độ rất thấp Làm nước đá khôbằng cách nén khí CO2 đến áp suất cao, ngưng tụ khí CO2 rồi cho tiết lưu đến áp suấtthấp hơn áp suất điểm 3, lúc đó CO2 không còn ở dạng lỏng mà hóa thành thể cứng vathể hơi Nhiệt độ ở điểm 3 là -56,6C và áp suất 517,44.103 N/m2 (5,28 at) Ở áp suấtkhí quyển, tuyết CO2 nhận nhiệt của môi trường xung quanh và thăng hoa Nhiệt lượngthăng hoa của 1kg nước đá khô ở áp suất khí quyển là 574 kJ với nhiệt độ -78,90C

Trong thực tế muốn làm lạnh môi trường và giữ cho môi trường đó ở nhiệt độthấp không đổi cần phải có lượng lạnh khá lớn và lien tục trong thời gian dài Trongđiều kiện như vậy việc làm lạnh nhờ các quá trình riêng biệt như làm tan nước đá,thăng hoa nước đá khô…rất tốn kém.Nó chỉ tồn tại được khi có 1 lượng dự trữ khálớn Để khắc phục tình trạng trên ta dùng máy lạnh

Sinh lạnh bằng máy lạnh:

Máy lạnh có thể liên tục sinh ra 1 lượng lạnh mà chỉ cần lượng môi chất nhấtđịnh Lượng môi chất này thuần hoàn trong hệ thống máy lạnh và thực hiện quá trìnhvòng, nó liên tục thay đổi trạng thái kèm theo việc thu nhiệt lượng của môi trườngđược làm lạnh và truyền nhiệt lượng cho môi trường bên ngoài

Trong quá trình đó thường ứng dụng sự sôi của môi chất ở nhiệt độ thấp trongđiều kiện áp suất khí quyển Môi chất thường được dùng trong máy lạnh hiện nay làkhí CO2, CH3Cl, các loại freon…

Sinh lạnh bằng phương pháp tiết lưu các tác nhân

Tiết lưu là 1 quá trình không thuận nghịch của dòng chảy với sự giảm áp suấtkhí quyển khi đi qua 1 lỗ hội tụ gọi là van tiết lưu và không có tác dụng của áp lực

Bất kỳ vật cản nào hiện diện trên đường ống của dòng chảy đều là nguyên nhâncủa sự tiết lưu khí và từ đó làm giảm áp suất Độ giảm áp suất phụ thuộc vào đặc tínhcủa môi trường làm việc, trạng thái môi trường, mức độ hội tụ của ống dẫn khí cũngnhư tốc độ dòng khí

Sự tiết lưu thường kèm theo việc giảm hiệu suất của môi trường làm việc.Nhưng đôi khi cũng cần phải tiết lưu, chẳng hạn trong việc điều chỉnh động cơ hơinước, trong máy lạnh, trong dụng cụ đo lường tốc độ dòng khí…

Khí khi đi qua lỗ sẽ tạo ra 1 sức cản nào đó cho dòng chảy, động năng và tốc độkhí gia tăng ở tiết diện hẹp, kèm theo sự giảm nhiệt độ và áp suất

Khi khí đi qua lỗ sẽ tiêu thụ 1 phần động năng biến thành công chongsolaij masát và công này chuyển thành nhiệt Kết quả là nhiệt độ khí thay đổi, có thể tăng lênhoặc giảm xuống.

Tốc độ của khí tăng lên trong lỗ, còn ở bên ngoài lỗ khi mà khí đi qua khỏiphần chắn của đường ống vạn tốc lại giảm va áp suất thì tăng nhưng khoogn dạt gia trịban đầu của nó

Tóm lại tiết lưu là quá trình không thuận nghịch của dòng chảy làm tăngentropy của môi trường làm việc và giảm hiệu suất

III Các giản đồ nhiệt

Vùng hơi quá nhiệt nằm bên phải x = 1

Trục tung là áp suất, trục hoành là entahlpy, các đặc tuyến t, s, v = const được

bố trí thành từng họ đặc tuyến với dạng tương ứng như hình

Họ đường t = const gồm 3 đường gấp khúc trong vùng lỏng quá lạnh chúng gầnnhư thẳng đứng, trong vùng bảo hòa chúng song song với trục hoanh và trong vùngquá nhiệt, chúng lại đi xuống khá dốc với mặt lồi quay lên trên

Họ đường s = const là đường cong chạy từ bên trái phía đưới sang bên phải phíatrên với mặt lồi hướng lên trên

Họ đường v = const cùng hướng với s nhưng ít dốc hơn

Họ đường x = const xuất phát từ điểm K cho biết tỉ lệ khối lượng môi chất ở thểhơi so với tổng khối lượng môi chất

Giản đồ có thể chọn bất kỳ điểm nào làm gốc vì trong quá trình tính toán, chúng

ta sử dụng số liệu enthalpy, hiệu số entropy Tuy nhiên chỉ nên tính toán, tra số liệu từ

1 giản đồ duy nhất để tránh sai số do gốc tọa độ khác nhau

2 Giản đồ T-s

Đường x = 0 và x = 1 chia giản đồ T-s thành 3 vùng giống giản đồ log p-h:

Họ đường p = const chia làm 3 phần: phía trái đường lỏng bảo hòa (x = 0), cũnggần như trùng với đường x = 0 Vùng bảo hòa chúng song song với trục hoành vàtrong vùng quá nhiệt, chúng dốc lên trên về tay phải

Họ đường v = const là những đường cong dốc lên trên về tay phải xuất phát từđiểm gốc 0 và xòe ra như hình rẽ quạt

Họ đường h = const là những đường đốc xuống phía dưới về bên phải

Họ đường x = const xuất phát từ điểm K cho biết tỉ lệ khối lượng môi chất ở thểhơi so với tổng khối lượng môi chất

CHƯƠNG 3 MÔI CHẤT LẠNH VÀ MÔI TRƯỜNG TRUYỀN LẠNH

I Môi chất lạnh

1 Định nghĩa

Môi chất lạnh (tác nhân lạnh): là chất môi giới dùng trong chu trình máy lạnh

để thu nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh và thải nhiệt ra môi trường giải nhiệt có nhiệt

độ cao hơn

Trong máy lạnh nén hơi, việc thu nhiệt của đối tượng cần làm lạnh nhờ vào sựbốc hơi ở áp suất thấp và thải nhiệt cho môi trường giải nhiệt do sự ngưng tụ ở áp suấtcao, môi chất tuần hoàn trong hệ thống là nhờ vào máy nén

2 Các tác nhân lạnh thường dùng, yêu cầu và lựa chọn

Giá rẻ, COP cao (chi phí năng lượn thấp)

Các đặc điểm truyền và nhiệt động có lợi vì vật hệ số truyền nhiệt cao hơn(thiết bị truyền hiệt nhỏ hơn và giá thấp hơn)

Dễ phát hiện khi rò rỉ và không tác động đến tầng ozone

Hạn chế: rất độc

 Các Freon (tên thương mại của CFC):

Có tính đa dụng và giá rẻ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lạnh

R22 sử dụng trong hệ thống máy lạnh các khu công nghiệp lớn có khả năngcạnh tranh với amoniac.

Hạn chế: Gây phá hủy tầng ozone.

 Các môi chất thay thế

Hỗn hợp đồng sôi: là hỗn hợp không có sự trượt nhiệt độ khi bốc hơi và ngưng

tụ đẳng áp như R-500, R-502, R-507

Hỗn hợp không đồng sôi: là hỗn hợp có sự trượt nhiệt độ khi bốc hơi và

ngưng tụ đẳng áp, được tạo thành từ các đơn chất có nhiệt độ bốc hơi chênh lệch 15Ktrở lên như R401, R407

c Yêu cầu của tác nhân lạnh

Hai thông số quan trong để lựa chọn tác nhân lạnh: nhiệt độ môi trường tuyềnlạnh và nhiệt độ môi trường xung quanh

Muốn sự truyền nhiệt với tốc độ thích hợp thì chênh lệch nhiệt độ giữa TNL vàmôi trườn trao đổi nhiệt từ 5-10oC

Trong chu trình lạnh, áp suất thấp nhất ở thiết bị bốc hơi cần cao hơn khí quyển(tác nhân lạnh phải có áp suất bão hòa > 1atm)

Nhiệt độ của tác nhân lanh trong thiết bị ngưng tụ phụ thuộc vào môi trườngthải nhiệt làm mát bằng nước tác nhân lạnh có nhiệt độ thấp hơn (hay COP lớn hơn)bằng không khí

Nhiệt độ của TNL trong thiết bị ngưng tụ không nhỏ hơn nhiệt độ môi trườnglàm lạnh (khoảng 20oC đối với tủ lạnh gia đình)

Áp suất baod hòa ở nhiệt độ này phải nhỏ hơn áp suất tới hạn

2 Các môi trường truyền lạnh

a Không khí

Ưu điểm:

Hạn chế:

Nhiệt dung riêng nhỏ (Ckk=1 KJ/KgoC) dẫn đến chi phí cho đường ống lớn

Độ ẩm thay đổi theo nhiệt độ dễ làm mất nước sản phẩm làm lạnh

Hệ cấp nhiệt thay đổi theo vận tốc không khí

b Nước

Ưu điểm:

Là chất tải lạnh rẻ tiền và đáp ứng hầu hết các đặc tính của quá trình

Nhược điểm

Nhiệt độ đông đặc cao (do đó chỉ làm chất tải lạnh nhiệt độ > 0oC

Ngoài ra còn dùng các dung dịch muối, các hợp chất hữu cơ để làm chất tải lạnh

III Ứng dụng các định luật của nhiệt động học

1 Định luật 1 của nhiệt động học

a Cân bằng năng lượng

Sự thay đổi năng lượng (tăng hay giảm) của hệ thống trong suốt quá trình bằng

sự chênh lệch giữa tổng năng lượng cung cấp cho hệ thống và tổng năng lượng mất đitrong quá trình làm việc

E in – E out = ∆E system

Trong đó:

E in : năng lượng vào hệ thống

E out : năng lượng ra khỏi hệ thống

∆E system : năng lượng tích lũy trong hệ thống

∆E = ∆U + ∆KE + ∆PE

2 Định luật 2 nhiệt động học

a Giới thiệu

Dòng nhiệt di chuyển từ vùng có nhiệt độ cao đến vùng có nhiệt độ thấp khi đó

sự di chuyển này không cần thiết bị Truyền nhiệt từ nơi có nhiệt độ thấp đến nơi cónhiệt độ cao thì quá trình này không tự xảy ra được phải cần thiết bị đặc biệt đó là máylạnh và bơm nhiệt

b Mục tiêu của máy lạnh và bơm nhiệt

Máy lạnh

Duy trì nhiệt độ thấp trong không gian lạnh bằng cách loại bỏ nhiệt và loại bỏnhiệt ra môi trường có nhiệt độ cao hơn chỉ là một phần cần thiết trong hoạt độngkhông là mục đích

Bơm nhiệt

Duy trì không gian có nhiệt độ cao, thực hiện bằng việc hấp thu nhiệt từ nguồn

có nhiệt độ thấp (nước hoặc không khí lạnh mùa đông) cung cấp nhiệt đến không gian

ấm hơn

c Hiệu suất của máy lạnh và bơm nhiệt

Hiệu suất của máy lạnh:

COPR =

in net

R

Không gian lạnh

W net, in

Q H

Q L

Không gian ấm

HP

Môi trường lạnh

W net, in

Q H

Q L

Một hệ thống lạnh cơ bản phải có:

Thiết bị chính: gồm máy nén lạnh, dàn ngưng tụ, tiết lưu, dàn bay hơi,

Thiết bị phụ: bình quá lạnh, bình trung gian, bình cao áp, bình tách lỏng, bìnhtách dầu, bình chứa dầu, bình tách khí không ngưng, phin sấy lọc, van điện từ, ốngdẫn, quạt…công dụng của các thiết bị này như sau:

I Các thiết bị chính của máy lạnh

1 Máy nén

Trong hệ thống lạnh, máy nén có công dụng:

Hút hơi từ TBBH về, nhằm duy trì 1 áp suất bay hơi không đổi Po trong TBBH.Nén hơi lên áp suất cao, nhiệt độ cao PKTK đẩy vào TBNT

Bảo đảm 1 lưu lượng môi chất tuần hoàn liên tục trong hệ thống lạnh, phù hợpvới phụ tải nhiệt của dàn bay hơi và dàn ngưng tụ

Yêu cầu: Máy nén phải làm việc ổn định, có tuổi thọ và độ tin cậy cao, không ồn,

không rung động, rẻ tiền, có phụ tùng thay thế

2 Thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để:

Giải nhiệt cho hơi môi chất ở áp suất, nhiệt độ cao, ngưng tụ thành lỏng cao áp.Thải ra môi trường xung quanh 1 nhiệt lượng Qk mà hê thống lạnh đã lấy được

ở phòng lạnh

Đôi khi trong thiết bị ngưng tụ cũng xảy ra sự quá lạnh lỏng môi chất, nó cũng

có nhiệm vụ như 1 bình chứa cao áp trong vài loại hệ thống lạnh tổ hợp

3 Thiết bị bốc hơi

Là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để nhận nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh bằng quátrình bốc hơi của môi chất Quá trình sôi xảy ra ở nhiệt độ không đổi, nhiệt lượng lấy

đi là do sự bốc hơi của môi chất

4 Thiết bị tiết lưu

Van tiết lưu tự động đảm bảo nhiệt độ và áp suất bay hơi ở điều kiện tối ưu,tranh cho máy nén không bị hút hơi ẩm

II Các thiết bị phụ của máy lạnh

1 Bình tách dầu

Bình tách dầu có nhiệm vụ tách dầu cuốn theo hơi nén, không cho dầu đi vàodàn ngưng mà dẫn dầu quay trở lại máy nén

2 Bình chứa cao áp

Bình chứa cao áp thường đặt dưới bình ngưng dùng để chứa lỏng đã ngưng tụ

và giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ duy trì sự cấp lỏng liên tụccho van tiết lưu

3 Phin sấy lọc

Phin sấy và phin lọc có nhiệm vụ loại trừ các cặn bẩn cơ học và các tạp chấthóa học đặc biệt là nước và axit ra khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh Phin sấy vàphin lọc được lắp cả trên đường lỏng và đường hơi của hệ thống lạnh

4 Bình quá lạnh

Được sử dụng để làm quá lạnh lỏng amoniac xuống thấp hơn nhiệt độ nướcngưng tụ trước khi đưa vào van tiết lưu Mục đích của việc quá lỏng lạnh amoniactrước van tiết lưu nhằm làm tăng năng suất lạnh nói chung của hệ thống lạnh

5 Bình trung gian

Bình trung gian được sử dụng cho máy lạnh hai hay nhiều cấp Bình trung giandùng để làm mát trung gian hơi môi chất sau cấp nén và để quá lạnh môi chất trước khivào van tiết lưu bằng cách bay hơi một phân môi chất lỏng dưới áp suất trung gian.Ngoài ra bình trung gian còn đóng vai trò bình tách lỏng đảm bảo hơi hút về máy néncấp cao là hơi bão hòa khô trong trườn hợp làm mát trung gian hoàn toàn

6 Bình tách lỏng

Được sử dụng trong máy lạnh amoniac cón nhiệm vụ tách môi chất khỏi hơi hút

về máy nén, đảm bảo hơi hút về máy nén ở trạng thái khô, tránh nguy cơ gây va đậpthủy lực ở máy nén

Giản đồ T-s thể hiện sự truyền nhiệt bên trong các quá trình ngược

Miền bên dưới của đường quá trình 4-1 biểu diễn nhiệt độ do tác nhân lạnh hấpthu trong thiết bị bốc hơi

Miền bên dưới của đường quá trình 2-3 biểu diễn nhiệt độ do tác nhân lạn thải

ra ở thiết bị ngưng tụ

Các quá trình của chu trình :

1–2 : nén đẳng entropy trong máy nén

2 3 : thải nhiệt đẳng áp trong thiết bị ngưng tụ

3–4 : tiết lưu trong thiết bị giãn nở

4–1: hấp thu nhiệt đẳng áp trong thiết bị bốc hơi

Các điểm trạng thái của tác nhân lạnh

Điểm 1: TNL đi vào máy nén là hơi bão hòa, được nén đẳng entropy đến ápsuất ngưng tụ

Nhiệt độ tác nhân lạnh tăng lên trong quá trình nén đến khi vượt nhiệt độ môitrường xung quanh và đến điểm 2: hơi quá nhiệt đi vào thiết bị ngưng tụ

Điểm 3: tác nhân lạnh ra khỏi thiết bị ngưng tụ ở trạng thái lỏng bảo hòa nhờthải nhiệt ra môi trường xung quanh, tác nhân lạnh ở điểm 3 được tiết lưu đến áp suấtbốc hơi nhờ van giản nở hoặc ống mao

Điểm 4: đi vào thiết bị bốc hơi là hỗn hợp hơi có chất lượng thấp, hấp thu nhiệtkhông gian lạnh và bốc hơi hoàn toàn

Biểu diễn trên giản đồ P-h ta thấy 3 trong 4 quá trình là đoạn thẳng

Tính toán các thông số của chu trình

Nhiệt lượng tác nhân lạnh thu vào để bốc hơi (năng suất lạnh riêng)

qL =

m

Q L

= h1 – h4 Nhiệt lượng tác nhân lạnh thải ra môi trường (phụ tải nhiệt)

qH =

m

Q H

= h2 – h3Công tiêu tốn cho máy nén (công nén riêng)

Win =

m

W in

= h2 – h1Vậy hiệu suất của máy lạnh và bơm nhiệt được tính theo công thức

COPR =

in

L

W q

COPHP =

in

H

W q

II Chu trình máy lạnh nén hơi hai cấp

1 Chu trình 2 cấp 2 tiết lưu, làm mát trung gian không hoàn

a Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết

Trong sơ đồ môi chất đi qua máy nén thấp áp và máy nén áp cao không bằngnhau do có trích một phần hơi trung gian, hơi này tạo ra sau tiết lưu TL1 Hơi môi chấtvới áp suất po, nhiệt độ T1 được nén ở máy nén thấp áp đến áp suất trung gian pTG.Tiếp theo được làm mát đến điểm 3 ở thiết bị làm mát trung gian Sau khi ra khỏi thiết

bị làm mát trung gian hơi môi chất được hỗn hợp với buồng hơi bão hòa khô sau vantiết lưu TL1 ứng với thông số trạng thái 10 tạo thành hỗn hợp có thông số trạng thái 4.Máy nén cao áp nén đến áp suất pk ứng với điểm 5 Hơi cao áp được đưa vào bộngưng và ngưng tụ đến điểm 6 Lỏng tiết lưu qua tiết lưu 1 đến trạng thái 7 Phần hơi

 sinh ra sau van tiết lưu TL1 với trạng thái 10 được đưa trở lại đầu hút máy nén ápcao; phần lỏng với trạng thái 9 đi tiếp qua van tiết lưu TL2 vào thiết bị bay hơi nhậnnhiệt qo đến thông số trạng thái 1 rồi về đầu hút máy nén thấp áp