Bài giảng môn kỹ thuật lạnh (chương 1+2)

Ý nghĩa kinh tế Ứng dụng lạnh trong sấy thăng hoa Ứng dụng lạnh trong công nghiệp hóa chất Ứng dụng lạnh trong điều tiết không khí Ứng dụng lạnh trong siêu dẫn Ứng dụng lạnh trong sinh

Trang 1

Tên bài giảng:

Chương 1: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LẠNH

Kỹ thuật lạnh

GVTH: Nguyễn Thị Kim Liên

Trang 2

Các thức uống này đang có

trạng thái như thế nào ???

Trang 3

Khái niệm về nóng và lạnh là gì ???

Trang 4

1.1 Khái niệm về nóng và lạnh

Khi một vật được cấp nhiệt, vật đó sẽ nóng lên;

và ngược lại, khi một vật nhả nhiệt, vật đó sẽ lạnh lại.

Như vậy, xét về kỹ thuật lạnh thì lịch sử phát triển và ý nghĩa kinh tế của nó sẽ như thế nào???

Trang 5

Cuối thế kỷ 19 cho đến nay

Trang 6

1.1 Khái niệm về nóng và lạnh

1.1.2 Ý nghĩa kinh tế

Ứng dụng lạnh trong

sấy thăng hoa

Ứng dụng lạnh trong công nghiệp hóa chất

Ứng dụng lạnh trong điều tiết không khí

Ứng dụng lạnh trong siêu dẫn

Ứng dụng lạnh trong sinh học Cryô

Ứng dụng lạnh trong kỹ thuật

đo và tự động

Ứng dụng lạnh trong thể dục thể thao

Một số ứng dụng khác

Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm

Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh

Trang 7

1.2 Các phương pháp tạo ra nhiệt độ thấp

1.2.1 Phương pháp bay hơi khuếch tán

Trang 8

1.2.2 Phương pháp hòa trộn lạnh

- Hoà trộn 200g muối CaCl2 với 100g nước đá

vụn thì nhiệt độ sẽ giảm từ 0oC xuống - 42oC

- Hoà trộn 31g muối NaNO3 với 31g NH4Cl với

100g nước ở nhiệt độ 10oC thì hỗn hợp sẽ giảm nhiệt độ xuống -12oC

Trang 9

1.2.3 Phương pháp giãn nở khí có sinh ngoại công

Hình 1.2.3 Máy điều hòa không khí bay hơi nướca) Sơ đồ thiết bị ; b) Chu trình lạnh biểu diễn trên đồ thị T-s

Trang 10

1.2.4 Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công

Hình 1.2.4 Tiết lưu không sinh ngoại công của một dòng môi chất

Trong quá trình này không có sinh công và entanpi không đổi Nội năng của chất khí dùng để thắng ma sát bên trong khi chuyển động qua cửa nghẽn Sự thay đổi nhiệt độ của khí lý tưởng bị tiết lưu gọi là hiệu ứng Joule-Thomson

Trang 11

1.2.5 Phương pháp giãn nở khí trong ống xoáy

 Khi cho 1 dòng không khí được nén và làm lạnh đến

nhiệt độ môi trường (p = 6 ata ở 20oC) thổi tiếp tuyến với

thành trong của ống, vuông góc với trục ống 12 mm.

 Sau khi dãn nở dòng khí có vận tốc rất lớn tạo thành

dòng xoáy làm cho nhiệt độ ở thành ống tăng lên trong

khi nhiệt độ ở tâm ống giảm xuống.

Trang 12

1.2.5 Phương pháp giãn nở khí trong ống xoáy

 Khi đặt 1 tấm chắn, sát dòng thổi tiếp tuyến có đường

kính lỗ d << 12mm thì gió lạnh sẽ đi qua tấm chắn còn

gió nóng đi theo hướng ngược lại.

 Hiệu nhiệt độ lên đến 80K, nhiệt độ phía lạnh đạt tới

(-10oC-50oC), phía nóng tới (100oC 130oC), áp suất sau

khi giãn nở bằng áp suất khí quyển.

Trang 13

1.2.6 Phương pháp sử dụng hiệu ứng nhiệt điện

 Năm 1821 Seebeck (Đức) đã phát hiện ra rằng trong 1 vòng dây dẫn

kín gồm 2 kim loại khác nhau, nếu đốt nóng 1 đầu nối vả làm lạnh đầu

kia thì xuất hiện 1 dòng điện trong dây dẫn

 Năm 1834 Peltier (Mỹ) đã phát hiện ra hiện tượng ngược lại là nếu

cho 1 dòng điện một chiều đi qua 1 vòng dây dẫn kín gồm 2 kim loại

khác nhau thì 1 đầu nối sẽ nóng lên vả đầu kia lạnh đi

Trang 14

1.2.7 Phương pháp hóa lỏng hoặc thăng hoa vật rắn

1.2.8 Phương pháp bay hơi chất lỏng

* Nước đá

* Đá khô

Trang 15

1.3 Các giản đồ

1.3.1 Giản đồ T-s

Trang 16

1.3 Các giản đồ

1.3.1 Giản đồ i/h-P

Trang 18

1.4 Quá trình nghịch khép kín

1.4.1 Chu trình lạnh

* Máy lạnh nén hơi

NT: thiết bị ngưng tụ.BH: thiết bị bay hơi.MN: máy nén

Trang 19

1.4.2 Máy lạnh hấp thụ

NT : thiết bị ngưng tụ

BH : thiết bị bay hơi

HT : thiết bị hấp thụ

SH : thiết bị sinh hơi

TL : van tiết lưu

TLDD : van tiết lưu dung dịch

BDD SH

TLDD

Trang 20

Hỏi & Trả lời

Trang 21

Tên bài giảng:

VẬT LIỆU LẠNH

Kỹ thuật lạnh

Trang 22

MÔI CHẤT LẠNH là gì ???

Trang 23

Các loại môi chất lạnh thường dùng

Ký hiệu các môi chất lạnh

Yêu cầu đối với môi chất lạnh

2.1 Môi chất lạnh

Môi chất lạnh

Trang 24

2.1.1 Yêu cầu đối với môi chất lạnh

Tính chất hóa học

Tính chất

lý học

Tính chất sinh lý

Tính chất kinh tế

Tính chất

an toàn và cháy nổ

Trang 26

 Áp suất bay hơi Po không được quá nhỏ, phải lớn hơn

áp suất khí quyển để hệ thống không bị chân không, dễ rò lọt không khí vào hệ thống

 Nhiệt độ đông đặc nhỏ hơn nhiệt độ bay hơi.

Trang 27

 Khả năng hoà tan nước càng lớn càng tốt.

 Không được dẫn điện

Trang 28

3 Tính chất sinh lý

• Môi chất không được độc hại với con người và cơ thể sống,

không gây phản ứng với cơ quan hô hấp.

• Môi chất phải có mùi đặc trưng để dễ dàng phát hiện rò rỉ.

• Nếu cần có thể pha thêm chất có mùi đặc trưng vào môi chất với điều kiện chất đó không ảnh hưởng đến các tính chất khác của môi chất.

• Không ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản

Trang 29

4 Tính chất kinh tế

o Giá thành phải rẻ.

o Dễ kiếm, nghĩa là môi chất được sản xuất công

nghiệp, dễ vận chuyển và bảo quản dễ dàng.

5 Tính chất an toàn và cháy nổ

o Tính an toàn và cháy nổ

o Phải an toàn, không dễ cháy nổ

Trang 30

Trang 32

- Các hợp chất có đồng phân thì có thêm chữ a, b để phân biệt: R134a (CH2FCF3), R152a

- Quy tắc ký hiệu mở rộng đến propane R290 (C3H8), tiếp theo butane là R600 (C4H10)

- Nếu có thêm thành phần Brome thì ngay sau ký hiệu bằng số người ta thêm chữ B và số chỉ số lượng nguyên tử Brome có trong hợp chất: R13B1 (CBrF3)

- Nếu hợp chất có cấu trúc vòng thì thêm chữ C ngay trước các

ký tự số: RC316 (C4Cl2F6)

- Nếu hỗn hợp không đồng sôi thì xếp thứ tự từ R400, R401, …

2.1.2 Ký hiệu các môi chất lạnh R 1 23 4

Trang 33

VD: R718 (H2O)

Trang 36

Trang 37

Môi chất lạnh R22

Môi chất lạnh R407C và R410A

Môi chất lạnh R134a0

Môi chất lạnh R404A

Trang 38

• Khi có nước và thép làm chất xúc tác thì NH3 phân huỷ ngay ở nhiệt độ

110  120oC Vì vậy cần làm mát tốt ở đầu xilanh và hạn chế nhiệt độ cuối tầm nén càng thấp càng tốt

• NH3 không ăn mòn các kim loại dùng chế tạo máy nhưng ăn mòn dồng

và các hợp kim của đồng, ngoại trừ đồng thau phốt phát Do đó không sử

* Môi chất lạnh NH 3

Trang 39

Nhiệt độ cuối tầm nén rất cao nên phải làm mát bằng nước.

 Áp suất bay hơi lớn hơn 1 bar (áp suất khí quyển) nên máy lạnh làm việc ít

bị chân không Chỉ bị chân không khi nhiệt độ bay hơi nhỏ hơn –33,4 oC

 Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén và thiết bị gọn nhẹ (năng suất lạnh riêng thể tích là năng suất lạnh của 1 đơn vị thể tích môi chất)

Trang 40

2.1.3 Các loại môi chất lạnh thường dùng

2.Tính chất vật lý

Độ nhớt nhỏ, tính lưu động cao nên tổn thất áp suất trên đường ống nhỏ

 Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt lớn nên thuận lợi cho việc tính toán chế tạo thiết bị bay hơi và ngưng tụ

 Hoà tan nước không hạn chế nên van tiết lưu không bị tắc ẩm

 Không hoà tan dầu nên khó bôi trơn các chi tiết chuyển động cơ của máy nén và hệ thống máy lạnh phải bố trí bình tách dầu

 Dẫn điện nên không sử dụng cho máy nén kín

Trang 41

 Có mùi đặc trưng khó chịu nên dễ phòng tránh.

 Làm giảm chất lượng sản phẩm cần bảo quản.

4 Tính kinh tế

 Là môi chất lạnh dễ tìm, rẻ tiền, dễ vận chuyển và bảo quản

5 Tính an toàn cháy nổ

 Gây cháy nổ trong không khí ở nồng độ 13,5  16% với nhiệt độ cháy 651 o C

Vì vậy các gian máy NH3 không được dùng ngọn lửa trần và các gian máy

Trang 42

R22 hòa tan dầu hạn chế nhưng không hòa tan nước gây tắc ẩm cho

bộ phận tiết lưu R22 không ăn mòn các kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng làm trương phồng cao su tự nhiên và một số loại chất dẻo R22 là chất không cháy, không nổ và không độc hại

Trang 44

* Môi chất R134a : Môi chất lạnh thay thế cho R12

Là môi chất lạnh HFC có công thức hoá học CH2FCF3

Trang 45

Là môi chất lạnh hỗn hợp của 3 thành phần 23% R32, 25%R125,52%R134a Ở áp suất khí quyển có ts = -43,6oC

R407C có áp suất hơn xấp xỉ R22 R407C không hòa tan với các dầu béo R407C hòa tan tốt hơn 1 chút trong nước so với R22, không cháy

nổ, không ăn mòn với phần lớn kim loại

R407C là môi chất lạnh không chứa Cl nên có chỉ số đánh giá mức

độ phá huỷ tầng Ozone ODP = 0, nhưng chỉ số đánh giá mức độ gây ra

hiệu ứng nhà kính GWP = 1610 (so với CO2 = 1) cao, được sử dụng

chủ yếu trong: hệ thống điều hoà không khí

* Môi chất không đồng sôi R407C : Môi chất lạnh thay thế cho R22

Trang 46

* Môi chất không đồng sôi R410A: Môi chất lạnh thay thế cho R22

Là môi chất lạnh hỗn hợp của 2 thành phần 50% R32 và 50% R125 Ở áp suất khí quyển có ts = -51,5oC

R410A có áp suất hơn xấp xỉ 1,6 lần R22, có thể thay thế theo yêu cầu R410A không hòa tan với các dầu béo R410A hòa tan tốt hơn 1 chút trong nước so với R22, không cháy nổ, không ăn mòn với phần lớn kim loại

R410A môi chất lạnh không chứa Cl nên có chỉ số đánh giá mức độ phá huỷ tầng Ozone ODP = 0, nhưng chỉ số đánh giá mức độ gây ra hiệu ứng nhà kính GWP = 1890 (so với CO2 = 1) cao, được sử dụng chủ yếu trong: hệ

Trang 48

* Môi chất lạnh R404A

1.Tính chất hóa học

 Bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc

 Không gây cháy, không gây nổ

 Dầu bôi trơn chuyên dụng; độ hòa tan dầu bôi trơn phụ thuộc vào loại dầu, thường dùng dầu polyolester POE để có thể hòa tan dầu

 Không ăn mòn kim loại; R404a là môi chất bền vững về mặt hóa học

 Hòa tan nước hạn chế

 Khi rò rỉ khó phát hiện: R404a không màu, không mùi, không vị

 Khi rò rỉ không làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh

Trang 49

2.Tính chất vật lý

Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển thấp: p = 1,013 bar; t = -46,4oC

Ở nhiệt độ môi trường áp suất ngưng tụ cao: t = 40oC; p = 18,157 bar

Nhiệt độ tới hạn tương đối cao: tth = 72,1oC; pth = 37,4 bar

Nhiệt độ đông đặc điểm 3 pha thấp

Nhiệt dung riêng đẳng áp của lỏng vừa phải, cp = 0,38 kJ/kg.K tại

30oC

Độ nhớt rất nhỏ, nhỏ hơn không khí

* Môi chất lạnh R404A

Trang 50

 Không phá hủy tầng ozon (ODP = 0)do không chứa Cl.

 Gây hiệu ứng nhà kính do chỉ số hiệu ứng nhà kính cao GWP = 3800

Trang 51

2 Tính tiết kiệm năng lượng

 Theo nghiên cứu, gas R32 có hiệu suất lạnh hơn các loại gas thông

thường khoảng 1,6 lần nên khi sử dụng gas R32 sẽ giúp tiết kiệm năng lượng và khối lượng gas nạp và hơn

 R32 giúp tiết kiệm năng lượng

 Bên cạnh đó, hệ số COP của loại gas này cao lên tới 6,1 lần, góp phần

đưa điều hòa Daikin sử dụng gas R32 trở thành một cỗ máy điều hòa tiết kiệm điện năng không đối thủ

Trang 52

* Môi chất lạnh R32

3 Tính chất về môi trường

 Dù khác nhau về công thức nhưng Gas R32 có áp suất tương đương với

gas R410A đang rất phô biến nên vó thể dùng chung các thiết bị lắp đặt Bạn chỉ cần thay đổi đồng hồ sạc gas và dây nạp gas

 Dòng sản phẩm mới của hãng máy điều hòa Daikin có sử dụng Gas R32

đã được đưa vào sử dụng ở Nhật Bản Sản phẩm này đã nhận được sự tin tưởng và chào đón nhiệt tình từ phía người sử dụng Đây có thể coi

là sản phẩm thông minh và nhiều ưu điểm, một lựa chọn sáng suốt cho những gia đình sắp mua máy điều hòa nhiệt độ

 Cuối năm 2014, đầu năm 2015 hãng Daikin sẽ chính thức cung cấp dòng

Trang 53

Các loại chất tải lạnh thường dùng

Yêu cầu đối với chất tải lạnh

Định nghĩa chất tải lạnh

2.2 Chất tải lạnh

Chất tải lạnh

Trang 54

2.2.1 Định nghĩa chất tải lạnh

Trang 55

CHẤT TẢI LẠNH

có gì khác với MÔI CHẤT LẠNH ???

Trang 56

2.2.2 Yêu cầu đối với chất tải lạnh

Yêu cầu đối với chất tải lạnh

Tính chất hóa học

Tính chất

lý học

Tính chất sinh lý

Tính chất kinh tế

Tính chất

an toàn và cháy nổ

Trang 57

2.2.2 Yêu cầu đối với chất tải lạnh

1 Nhiệt độ đông đặc phải thấp

2 Nhiệt dung và khả năng dẫn nhiệt cao

Trang 58

2.2.3 Các loại chất tải lạnh thường dùng

Dung dịch nước muối NaCl

Dung dịch nước muối CaCl 2

Nước

Các loại chất tải lạnh thường dùng

Trang 59

2.3 Dầu bôi trơn

Dầu bôi trơn

Nhiệm vụ và

yêu cầu của

dầu bôi trơn

Một số tính chất cơ bản của dầu bôi trơn

Trang 60

2.3.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của dầu bôi trơn

1 Nhiệm vụ

 Bôi trơn các chi tiết chuyển động của máy nén, các bề mặt ma sát, giảm

ma sát và tổn thất năng lượng do ma sát gây nên.

 Tải nhiệt từ các bề mặt ma sát ở pittông, xylanh, ổ bi, ổ bạc, … ra vỏ máy

để tỏa ra môi trường, đảm bảo nhiệt độ ở các vị trí trên không quá cao.

 Chống rò rỉ môi chất cho các cụm bịt kín và đệm kín đầu trục.

 Giữ kín các khoang nén trong máy nén trục vít.

Lưu ý: Các máy nén và máy dãn nở oxy không dùng dầu bôi trơn vì khi

nén, dầu gây ra cháy, nổ rất nguy hiểm, còn khi dãn nở thì nhiệt độ hạ đột ngột và dầu sẽ bị đông cứng ngay lập tức.

Trang 61

2 Yêu cầu

ẩm, axít, lưu huỳnh và không được hút ẩm.

 Nhiệt độ bốc cháy phải cao hơn nhiều so với nhiệt độ cuối quá trình nén

Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiều so với nhiệt độ sau tiết lưu và nhiệt độ bay hơi.

 Nhiệt độ lưu động phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi để đảm bảo tuần hoàn trong hệ thống và dễ hồi dầu về máy nén.

Trang 62

2 Yêu cầu

150 o C, đặc biệt với máy lạnh ghép tầng có thể đến -80 đến 110 o C).

máy và thiết bị, dây điện, sơn cách điện, vật liệu hút ẩm,

kín, có thể làm việc liên tục 20 đến 25 năm ngang với tuổi thọ của lốc tủ lạnh.

Trang 63

2.3.2 Một số các loại dầu bôi trơn

1 Dầu tổng hợp A (Dầu tổng hợp trên cơ sở của Alkyl Benzen) và Dầu hỗn

hợp AP (hỗn hợp của dầu tổng hợp trên cơ sở của Alkyl Benzen và dầu tổng hợp trên cơ sở của Polyalpha Olêfin) rất phù hợp cho các hệ thống

lạnh (H) CFC vì nó có độ hòa tan cao với (H) CFC ở nhiệt độ bay hơi thấp.

2 Dầu tổng hợp P (Dầu tổng hợp trên cơ sở của Polyalpha Olêfin) và Dầu

hỗn hợp MP (hỗn hợp của dầu khoángvà dầu tổng hợp trên cơ sở của Polyalpha Olêfin) rất phù hợp với hệ thống lạnh môi chất amôniăc vì nó rất

bền vững, khó bị oxy hóa và có nhiệt độ đông đặc thấp.

3 Dầu tổng hợp E (Dầu bôi trơn trên cơ sở của este tổng hợp) hòa tan 1

phần trong các môi chất lạnh không chứa Clo HFC nên được sử dụng trong các hệ thống lạnh R134a, nó cũng có thể được sử dụng trong các hệ thống (H) CFC

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	2,46 MB