Giáo trình Kỹ thuật lạnh Nghề: Điện công nghiệp (Cao đẳng) CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa Vũng Tàu

(NB) Giáo trình Kỹ thuật lạnh với mục tiêu chính là Trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống máy lạnh. Sửa chữa, bảo dưỡng được máy lạnh dân dụng. Sửa chữa, bảo dưỡng được máy điều hòa không khí cục bộ. Lắp đặt được hệ thống điều hòa cục bộ đúng quy trình kỹ thuật đảm bảo an toàn.

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH

NGHỀ : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG NGHỀ

Ban hành kèm theo Quyết định số: 01/QĐ-CĐN ngày 04 tháng 01 năm 2016

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR - VT

Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình “ Kỹ thuật lạnh” nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về thiết bị lạnh gia dụng Tài liệu gồm 10 bài

Yêu cầu đối với học sinh sau khi học xong module này học sinh phải lắp đặt được máy lạnh và sữa chữa được những hư hỏng thông thường của máy lạnh và

tủ lạnh gia dụng

Giáo trình này là tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành Điện công nghiệp, điện dân dụng và điện lạnh

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 20 tháng 11 năm 2015

MỤC LỤC

TRANG

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH VÀ ĐIỀU HOÀ

KHÔNG KHÍ 10

1.Cơ sở kỹ thuật lạnh 10

1.1 Khái niệm chung 10

1.1.1 Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật 10

1.1.2 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo 12

1.2 Các phương pháp bảo quản lạnh 15

1.2.1 Bảo quản lạnh bằng nước đá: 15

1.2.2 Bảo quản lạnh bằng bay hơi chất lỏng 15

1.3 Giải pháp giữ mức chất lỏng không đổi trong bình bay hơi: 17

1.4 Môi chất lạnh và chất tải lạnh 18

1.4.1 Môi chất lạnh 18

1.4.2 Chất tải lạnh 26

1.5 Các hệ thống lạnh thông dụng 28

1.5 1 Hệ thống lạnh với một cấp nén 28

1.5 1.1 Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản 28

1.5.2 Sơ đồ 2 cấp nén có làm mát trung gian 29

1.6 Máy nén lạnh 33

1.6.1 Vai trò của máy nén lạnh 33

1.6.2 Phân loại máy nén lạnh 34

1.7 Các thiết bị khác của hệ thống lạnh 34

1.7.1 Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu 34

1.7.1.1 Thiết bị ngưng tụ 34

1.7.1.2 Thiết bị tiết lưu (giảm áp) 35

1.7.2 Thiết bị phụ, dụng cụ và đường ống của hệ thống lạnh 38

1.7.2.1 Thiết bị phụ của hệ thống lạnh 38

1.7.2.2 Dụng cụ của hệ thống lạnh 41

1.7.2.3 Đường ống của hệ thống lạnh 43

2 Cơ sở kỹ thuật điều hòa không khí 43

2.1 Không khí ẩm 43

2.1.1 Thành phần của không khí ẩm 43

2.1.2 Phân loại không khí ẩm: 43

2.1.3 Một số quá trình của không khí ẩm khi ĐHKK 44

2.2 Khái niệm về điều hòa không khí 44

2.2.1 Khái niệm về thông gió và ĐHKK 44

2.2.1.1 Thông gió là gì? 44

2.2.1.2 Khái niệm về ĐHKK 45

2.2.1.3 Khái niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiết của công trình 45

2.2.2 Các hệ thống ĐHKK 45

2.2.2.1 Các khâu của hệ thống ĐHKK 45

2.2.2.2 Phân loại hệ thống ĐHKK 46

2.2.3 Các phương pháp và thiết bị xử lý không khí 47

2.2.3.1 Làm lạnh không khí 47

2.2.3.3 Khử ẩm 49

2.2.3.4 Tăng ẩm 49

2.2.3.5 Lọc bụi và tiêu âm 50

BÀI 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỦ LẠNH GIA ĐÌNH 52

1 Cấu tạo 52

1.1 Máy nén 53

1.2 Dàn ngưng và dàn bay hơi 55

1.3 Thiết bị tiết lưu 56

1.4 Phin sấy lọc: 57

2 Nguyên lý làm việc 57

2.1 Sơ đồ nguyên lý tủ lạnh trực tiếp 57

2.2 Sơ đồ nguyên lý tủ lạnh gián tiếp 58

BÀI 3: THIẾT BỊ ĐIỆN, BẢO VỆ TRONG TỦ LẠNH 60

1 Động cơ máy nén 60

1.1 Xác định cực tính động cơ máy nén 60

1.2 Giới thiệu sơ đồ khởi động động cơ tủ lạnh đơn giản 61

2 Rơ le bảo vệ block 61

1.3 Chạy thử động cơ 62

3 Rơ le khởi động 66

3.1 Rơle khởi động kiểu dòng điện 66

3.2 Rơle khởi động PTC 68

3.3 Tụ điện 69

4 Rơle khống chế nhiệt độ (thermostat) 70

5 Hệ thống xả đá 71

6 Rơ le thời gian: 71

6.1 Timer loại 1: 71

6.2 Timer loại 2: 72

7 Các thiết bị điện khác: 72

BÀI 4: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN TỦ LẠNH 74

1 Sơ đồ nguyên lý của mạch điện tủ lạnh 74

1.1 Mạch điện tủ lạnh trực tiếp 74

1.2 Mạch điện tủ lạnh gián tiếp: 76

2 Lắp đặt mạch điện: 76

3 Vận hành tủ lạnh 78

3.1 Các thông số kỹ thuật chính 78

3.2 Đặc trƣng công suất động cơ và dung tích tủ 79

3.3 Chỉ tiêu nhiệt độ: 79

3.4 Chỉ tiêu tiêu thụ điện 80

4 Bảo dƣỡng tủ lạnh: 81

BÀI 5: KỸ THUẬT HÀN ỐNG ĐỒNG 83

1 Sử dụng máy hàn gió đá 83

2 Gia công đƣợc ống đồng 83

2.1 Dụng cụ cắt ồng 83

2.1.1 Sử dụng 84

2.1.2 Yêu cầu 84

2.2 Dụng cụ loe ống 84

2.2.1 Cấu tạo 84

2.2.2 Sử dụng 85

2.2.3 Yêu cầu 85

3 Hàn ống 86

4 Kiểm tra mối hàn 87

BÀI 6: NẠP GAS TỦ LẠNH 89

1.Thử kín hệ thống 89

2 Hút chân không hệ thống: 90

3 Nạp gas cho hệ thống 91

3.1 Sơ đồ thực hiện 91

3.2 Các bước thực hiện qui trình nạp gas 91

3.3 Các sai phạm, nguyên nhân và cách khắc phục khi nạp gas 91

4 Chạy thử 95

5 Kiểm tra tình trạng làm việc của tủ lạnh: 97

5.1 Dấu hiệu làm việc bình thường của tủ lạnh: 97

5.2 Kiểm tra áp suất làm việc của tủ: 97

5.3 Xác định dòng định mức động cơ máy nén: 97

5.4 Kiểm tra lượng gas nạp: 97

6 Những hư hỏng thông thường và cách sữa chữa 97

6.1 Những hư hỏng khi động cơ máy nén vẫn hoạt động 97

6.1.1 Độ lạnh kém………98

6.1.2 Máy vẫn làm việc nhưng không bình thường 99

6.1.3 Những hư hỏng do động cơ máy nén không hoạt động: 100

6.2 Những hư hỏng khác 101

BÀI 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY ĐIỀU HOÀ 104

KHÔNG KHÍ 104

1 Cấu tạo máy điều hoà không khí 104

1.1 Máy điều hòa cửa sổ 104

1.2 Máy điều hòa 2 cục 104

2 Nguyên lý làm việc máy điều hoà không khí 107

BÀI 8: NẠP GAS MÁY ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 111

1 Thử kín hệ thống 111

2 Các bước nạp gas 1113

BÀI 9: LẮP ĐẶT MÁY ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 114

1 Lắp đặt máy điều hoà nhiệt độ cửa sổ 114

2 Lắp đặt máy điều hòa 2 cục 116

2.1 Đọc bản vẽ thi công 116

2.2 Lắp đặt dàn lạnh 123

2 3 Lắp đặt dàn nóng 123

2.4 Lắp đặt đường ống và đấu dây tín hiệu 123

3 Hướng dẫn sử dụng điều khiển 124

BÀI 10: BẢO DƯỠNG MÁY ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 128

1 Sử dụng thiết bị an toàn 128

2 Kiểm tra hệ thống lạnh 129

3 Làm sạch thiết bị trao đổi nhiệt 129

3.1 Tháo vỏ máy: 129

3.2 Vệ sinh thiết bị trao đổi nhiệt: 129

4 Quan sát kiểm tra 129

5 Làm sạch hệ thống lưới lọc 129

6 Bảo dưỡng quạt 129

7 Kiểm tra lượng gas trong máy 129

8 Bảo dưỡng hệ thống điện 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO 134

MÔ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH

Mã mô đun: 27

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

- Vị trí : Mô-đun này học sau các MÔ ĐUN cơ sở và chuyên ngành của nghề điện công nghiệp

- Tính chất : Là mô đun kĩ thuật chuyên nghành, thuộc mô đun đào tạo nghề tự chọn

Mục tiêu của mô đun:

Sau khi hoàn tất mô-đun này, học viên có năng lực:

- Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống máy lạnh

- Sửa chữa, bảo dƣỡng đƣợc máy lạnh dân dụng

- Sửa chữa, bảo dƣỡng đƣợc máy điều hoà không khí cục bộ

- Lắp đặt đƣợc hệ thống điều hoà cục bộ đúng quy trình kỹ thuật đảm bảo an toàn

- Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, sáng tạo và khoa học

Nội dung của mô đun:

Số

gian

Hình thức giảng dạy

1 Tổng quan về hệ thống lạnh và điều hoà không khí 5 Lý Thuyết

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động tủ lạnh gia đình 5 Lý Thuyết

3 Thiết bị điện, bảo vệ trong tủ lạnh 15 Tích hợp

6 Nạp gas tủ lạnh 20 Tích hợp

7 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy điều hoà

không khí

5 Lý Thuyết

Cụ thể nhƣ sau:

BÀI 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH VÀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ

Giới thiệu:

Hệ thống lạnh và điều hòa không khí không thể thiếu được trong cuộc sống ngày nay Đặc biệt trong cuộc sống ở thành thị và trong bảo quản thực phẩm Bài 1 giới thiểu tổng quang về hệ thống lạnh và điều hòa không khí

Mục tiêu:

- Biết được khái niệm về máy và hệ thống lạnh và điều hòa không khí

- Biết được nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh và điều hòa không khí thông dụng

- Nhận dạng được các loại máy và thiết bị chính của hệ thống máy lạnh và điều hòa không khí trong thực tế

- Rèn luyện đức tính cẩn thận , tỉ mỉ, chính xác , sáng tạo và khoa học

Nội dung:

1.Cơ sở kỹ thuật lạnh.

1.1 Khái niệm chung

1.1.1 Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật

 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm

Theo thống kê thì khỏang 80% công suất lạnh được sử dụng trong công nghệ bảo quản thực phẩm Đây là lãnh vực quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh, nhằm đảm bảo cho các thực phẩm: rau, quả, thịt, cá, sữa, …không bị phân hủy (thối rữa) do vi khuẩn gây ra Đặc biệt những nước có thời tiết nóng và ẩm như nước

ta thì quá trình phân hủy (thối rữa) sẽ diễn ra càng nhanh Vì thế việc áp dụng kỹ thuật lạnh vào việc bảo quản thực phẩm là hết sức cần thiết

Các kho lạnh bảo quản, kho lạnh chế biến phân phối, các máy lạnh thương nghiệp đến tủ lạnh gia đình; các nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp trên tàu

thủy hay phương tiện vận tải không còn xa lạ; kể cả ngành công nghiệp rượu bia, bánh kẹo, nước uống, sữa

 Ứng dụng lạnh trong công nghiệp

Hóa lỏng không khí bao gồm các chất khí là sản phẩm của công nghiệp hóa học như: clo, amoniac, cacbonic, các loại khí đốt, các loại khí sinh học…

Oxi, Nitơ được sử dụng nhiều như hàn, cắt kim loại

Các loại khí trơ He, Ar, Xe… được sử dụng trong nghiên cứu vật lý, sản xuất bóng đèn

 Ứng dụng lạnh trong nông nghiệp

Nhằm bảo quản giống, lai tạo giống, điều hoà khí hậu cho các trại chăn nuôi trồng trọt, bảo quản và chế biến cá, nông sản thực phẩm

Hóa lỏng không khí thu nitơ sản xuất phân đạm

 Ứng dụng lạnh trong điều tiết không khí

Ngày nay người ta không thể tách rời kỹ thuật điều tiết không khí với các ngành cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật phim ảnh, quang học…

Để đảm bảo chất lượng cao của sản phẩm cần có những yêu cầu nghiêm ngặt

về điều kiện và thông số của không khí như: nhiệt độ, độ ẩm, độ chứa bụi…

 Ứng dụng lạnh trong y tế

Trong y tế người ta ứng dụng lạnh để bảo quản thuốc và các phẩm vật y tế…

kỹ thuật lạnh được sử dụng trong y tế ngày càng nhiều và càng đem lại những hiệu quả hết sức to lớn Phần lớn những loại thuốc quí, hiếm đều cần được bảo quản lạnh ở nhiệt độ thích hợp: như các loại vacxine, kháng sinh, gây mê…

 Ứng dụng lạnh trong thể dục thể thao

Nhờ có kỹ thuật lạnh mà người ta có thể tạo ra sân trượt băng, đường đua trượt băng và trượt tuyết nhân tạo cho các vận động viên luyện tập hoặc cho các đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ không khí còn rất cao, hoặc có thể để sưởi

ấm bể bơi

 Ứng dụng lạnh trong đời sống

Sản xuất nước đá và dùng nước đá cho việc trữ lạnh khi vận chuyển, bảo quản nông sản, thực phẩm, cho chế biến thuỷ sản và cho sinh hoạt của con người, nhất là ở các vùng nhiệt đới để làm mát và giải khát

 Một số ứng dụng khác

Trong ngành hàng không, vũ trụ hay quốc phòng, máy bay hoặc tàu vũ trụ

phải làm việc trong những điều kiện khác nhau Nhiệt độ có khi tăng lên hành ngàn độ nhưng cũng có lúc hạ xuống dưới -1000C Oxy và hydro lỏng là nhiên liệu cho tàu vũ trụ

1.1.2 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo

 Phương pháp bay hơi khuếch tán

Một thí dụ điển hình của bay hơi khuếch tán là nước bay hơi vào không khí

 Phương pháp hòa trộn lạnh

Cách đây 2000 năm, người Trung Quốc và Ấn Độ đã biết làm lạnh bằng cách hòa trộn muối và nước

Ví dụ : Nếu hòa trộn 31g NaNO3 và 31g NH4Cl với 100g nước (100C) thì hỗn hợp sẽ giảm đến -120C Hay hòa trộn 200g CaCl2 với 100g nước đá vụn, nhiệt

độ sẽ giảm từ 00C xuống -420C…

Ngày nay người ta vẫn sử dụng nước đá muối để ướp cá mới đánh bắt khi cần bảo quản cá ở nhiệt độ dưới 00

C

 Phương pháp dãn nở khí có sinh ngoại công

Đây là phương pháp làm lạnh nhân tạo quan trọng Các máy lạnh làm việc theo nguyên lý dãn nở khí có sinh ngoại công gọi là máy lạnh nén khí có máy dãn nở Phạm vi ứng dụng rất rộng lớn từ máy điều tiết không khí cho đến các máy sử dụng trong kĩ thuật cryô để sản xuất nitơ, oxi lỏng, hóa lỏng không khí, Nguyên lý làm việc:

Hình 1.2: Máy điều hòa không khí bay hơi nước

a) Sơ đồ thiết bị ; b) Chu trình lạnh biểu diễn trên đồ thị T-s

Máy lạnh nén khí gồm 4 thiết bị chính : máy nén, bình làm mát, máy dãn nở

và buồng lạnh Môi chất lạnh là không khí hoặc một chất khí bất kỳ, không biến đổi pha trong chu trình Không khí được nén đoạn nhiệt s1 = const từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 Ở bình làm mát, không khí thải nhiệt cho môi trường ở áp suất không đổi đến trạng thái 3, sau đó được dãn nở đoạn nhiệt s3 = const xuống trạng thái 4 có nhiệt độ thấp và áp suất thấp Trong phòng lạnh không khí thu nhiệt của môi trường ở áp suất không đổi và nóng dần lên điểm 1, khép kín vòng tuần

hoàn Như vậy chu trình máy lạnh nén khí gồm 2 quá trình nén và dãn nở đoạn nhiệt với 2 quá trình thu và thải nhiệt đẳng áp nhưng không đẳng nhiệt

 Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công

Quá trình tiết lưu là quá trình giảm áp suất do ma sát mà không sinh ngoại công khi môi chất chuyển động qua những chỗ có trở lực cục bộ đột ngột

Ví dụ : môi chất chuyển động qua nghẽn van tiết lưu

Hình 1.3: Tiết lưu không sinh ngoại công của một dòng môi chất

 Hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng Peltier

Hiệu ứng nhiệt điện hay hiệu ứng Peltier: Khi có dòng điện chạy qua một vòng dây dẫn kín gồm 2 kim loại khác nhau được nối với nhau thì một đầu nối toả nhiệt còn đầu kia hấp thụ nhiệt

Sử dụng hấp thụ nhiệt của một đầu nối ở nhiệt độ thấp để lấy nhiệt của vật cần

làm lạnh là nguyên lý của chu trình máy lạnh điện - nhiệt

 Tan chảy hoặc thăng hoa vật rắn

Hoá lỏng hoặc thăng hoa vật rắn để làm lạnh là phương pháp chuyển pha của các chất như nước đá và đá khô

Nước đá tan ở 00C thu một nhiệt lượng 333 kJ/kg

Đá khô là CO2 ở thể rắn khi chuyển từ dạng rắn qua dạng hơi thu 1 nhiệt lượng 572,2 kJ/kg (-78,5 0

là amoniac, nước, các freon đều thực hiện quá trình thu nhiệt ở môi trường lạnh bằng quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, và thải nhiệt ra môi trường bằng quá trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao

1.2 Các phương pháp bảo quản lạnh

là 55kJ (14 kcal)

1.2.2 Bảo quản lạnh bằng bay hơi chất lỏng

Chất lỏng bay hơi luôn luôn gắn liền với sự thu nhiệt Một kg nước ở 1000C chuyển từ dạng lỏng sang dạng hơi thu một nhiệt lượng là 539 kcal

Dưới áp suất khí quyền freôn R12 có nhiệt độ sôi là - 29,80C, freôn R22 có nhiệt độ sôi là - 40,90C và amôniắc có nhiệt độ sôi là - 33,40C, nitơ lỏng có nhiệt

độ sôi - 1960C Những chất lỏng trên bắn vào người, có thể gây bỏng lạnh Butan (C4H10) có nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển là - 0,40

Hình 1.5 Tủ lạnh làm bằng môi chất lỏng freôn R12

1- Lỏng R12 sôi ở áp suất khí quyển; 2- bình bay hơi; 3- ống thông hơi Thay thế cục nước đá ở hình 1 bằng một bình chứa đầy chất lỏng R12, và cho bay hơi vào khí quyển ta sẽ có một tủ làm lạnh bằng môi chất lỏng R12 bay hơi Nhiệt độ sôi đạt - 29,80

C (hình 1.5) Nếu lắp một van trên đường thông hơi để có thể khống chế một áp suất nào

đó trong bình bay hơi ta có thể tạo được nhiệt độ lạnh theo ý muốn, ví dụ, duy trì

áp suất P = 0,3086MPa ứng với nhiệt độ bay hơi 00C và nếu dùng một máy hút chân không duy trì áp suất ở 0,0087MPa, nhiệt độ tương ứng sẽ là - 750

C (hình 1.6 và hình 1.7)

Hình 1.6 Tủ lạnh làm bằng môi chất R12 bay hơi ở áp suấtcao

0,3086MPa (3,1at) và nhiệt độ cao 0 0

C

1- van khống chế áp suất; 2- hơi môi chất; 3- lỏng môi chất;

4- bình bay hơi; 5- buồng cách nhiệt; 6- Máy hút chân không

0,1032 MPa

- 29,8 0 C

Hình 1.7 Tủ lạnh làm bằng R12 bay hơi ở áp suất chân không

cao 8,79KPa (0,085at) và nhiệt độ thấp -75 0

C

1.3 Giải pháp giữ mức chất lỏng không đổi trong bình bay hơi:

Để giữ nhiệt độ không đổi trong tủ, cần phải duy trì mức chất lỏng không đổi trong bình bay hơi Hình 1.8 biểu diễn một phương pháp giữ mức chất lỏng không đổi bằng van phao Cấp lỏng cho dàn bay hơi từ một bình chứa môi chất lỏng

Máy hút chân không 6 (hình 1.7) dùng để duy trì áp suất không đổi trong bình bay hơi

Hình 1.8 Giữ mức chất lỏng không đổi trong bình bay hơi

1- phao; 2- bình chứa môi chất lỏng có áp suất cao;

3- van phao; 4- bình bay hơi; 5 bơm hơi (bơm chân không)

6

8,79KPa -75 0 C

3

4

5

Van tiết lưu nhiệt lắp ở dàn bay hơi có chức năng giống như van phao ở bình bay hơi Nhờ có bộ phận cảm nhiệt gắn ở cuối dàn và bộ phận điều chỉnh tự động mà môi chất lỏng phun vào vừa đủ để trong các ống xoắn đều có hỗn hợp

cả hơi và lỏng Riêng đoạn ống cuối cùng chỉ có hơi

Hình 1.9 Dàn bay hơi ống xoắn với phương pháp cấp

lỏng nhờ van tiết lưu nhiệt

1- van tiết lưu nhiệt; 2- bình chứa môi chất lỏng có áp suất cao; 3- hỗn hợp

hơi và lỏng có áp suất thấp; 4- bơm hơi; 5- hơi có áp suất thấp

1.4.1.2 Yêu cầu đối với môi chất lạnh

- Môi chất cần bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc, không được phân huỷ, không được polyme hoá

- Môi chất phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chể tạo máy, dầu bôi trơn, oxi hoá trong không khí và hơi ẩm

- An toàn, không dễ cháy và dễ nổ

- Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt, máy nén và các thiết bị sẽ gọn nhẹ

- Độ nhớt động càng nhỏ càng tốt, để giảm tổn thất áp suất trên đường ống và các cửa van

- Hệ số dẫn nhiệt , toả nhiệt càng lớn càng tốt, vì thiết bị trao đổi nhiệt gọn hơn

- Môi chất hoà tan dầu hoàn toàn có ưu điểm hơn so với loại môi chất không hoà tan hoặc hoà tan dầu hạn chế, vì quá trình bôi trơn tốt hơn thiết bị trao đổi nhiệt không bị một lớp trở nhiệt do dầu bao phủ, tuy cũng có nhược điểm làm tăng nhiệt độ bay hơi, làm giảm độ nhớt của dầu

- Khả năng hoà tan nước của môi chất càng lớn càng tốt để tránh tắc ẩm cho bộ phận tiết lưu

- Không được dẫn điện để có thể sử đụng cho máy nén kín và nửa kín

 Tính chất sinh lí:

- Không được độc hại, không gây phản ứng với cơ quan hô hấp, không tạo các khí độc khi tiếp xúc với lửa hàn và vật liệu chế tạo máy

- Phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện khi bị rò rỉ Có thể pha thêm chất có mùi vào môi chất lạnh nếu chất đó không ảnh hưởng đến chu trình máy lạnh

- Môi chất không được ảnh hưởng xấu đến chất lượng các sản phẩm bảo quản

 Tính kinh tế:

- Giá thành phải hạ tuy độ tinh khiết phải đạt yêu cầu

- Dễ kiếm, nghĩa là môi chất được sản xuất công nghiệp, vận chuyển, bảo quản

3- Số lượng nguyên tử Flo trong phân tử

Nếu có thêm thành phần Brôm thì sau các chữ số có thêm ký hiệu B (Brôm)

và số lượng nguyên tử brôm như B2, B3

- Nếu chữ số đầu tiên (Nguyên tử cacbon -1) = 0 thì không cần viết Đó là trường hợp dẫn xuất của Mêtan (R11, R12, R13, R14)

- Các izome (Các chất đồng phân) có thêm chữ a, b để phân biệt

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

- Các Ôlêphin có thêm số 1 trước 3 chữ số ví dụ (C3F6) có ký hiệu là R1216

- Các hợp chất cấu trúc vòng thêm chữ C lên trước ví dụ (C4F8) có ký hiệu là RC318

- Các hỗn hợp đồng sôi được quy đinh thứ tự từ R500, R501, R502 bắt đầu bằng số 5 đối với từng hỗn hợp cụ thể

 Các môi chất vô cơ

Vì công thức hoá học của môi chất vô cơ đơn giản nên ít khi sử dụng ký hiệu Tuy nhiên có một số nước quy định ký hiệu cho các môi chất vô cơ như sau: Bắt đầu bằng chữ R sau đó đến số 7 chỉ môi chất vô cơ Sau số 7 là 2 chữ số ghi phân tử lượng làm tròn của chất đó

Ví dụ : R717 là NH3 và R718 là H2O, R719 là không khí Các chất có cùng phân tử lượng phải có dấu hiệu phân biệt như R744 là CO2 còn R744A là N20

 Các môi chất lạnh thường dùng

Các môi chất lạnh được ứng dụng vào thời kì đầu là C4H10O và C2H6O dễ nổ

và dễ cháy đã kìm hãm sự phát triển kĩ thuật lạnh một thời gian quá dài

Mãi đến năm 1874, Pictet (Pháp) sử dụng SO2 và Linde (Đức) sử dụng NH3 cho máy lạnh nén hơi, đã đưa kỹ thuật lạnh đến một bước phát triển nhanh chóng mới

Từ năm 1920 các môi chất Etylen, Prôpan, Izobutan và clomêtan được nghiên cứu ứng dụng sau đó đến Hyđrô cacbon gốc Halôgen trong đó các nguyên tử Hyđrô được thay thế một phần hoặc toàn phần bằng các nguyên tử Flo, clo và brôm Khí freôn R12 (CCL2F2) chiếm được vị trí xứng đáng trong kỹ thuật lạnh năm 1930 thì các nước lần lượt cấm sử dụng các môi chất dễ cháy như cloruamêtan (CH3Cl)Sunfua đioxit SO2 Việc ứng dụng R12 và R22 đánh dấu một bước phát triển quan trọng của các loại máy lạnh nhỏ như tủ lạnh gia đình

và thương nghiệp, máy điều hoà nhiệt độ R12 và R22 có tính chất không độc, không cháy không gây nổ, nên được gọi là môi chất lạnh an toàn

- R12

Môi chất lạnh R12 có công thức hoá học CCl2F2, là một chất khí không màu,

có mùi thơm rất nhẹ, nặng hơn không khí khoảng 4 lần,ở thể lỏng nặng hơn nước khoảng 1,3 lần R12 sôi ở áp suất khí quyển ở - 29,80C nên áp suất bay hơi thường lớn hơn áp suất khí quyển, áp suất bay hơi bị chân không khi nhiệt dộ bay hơi thấp hơn - 29,80

C

Năng suất lạnh riêng khối lượng q0 của R12 nhỏ hơn NH3 nhiếu lần, chỉ bằng 1/8 đến 1/10 của amôniắc, nên lưu lượng tuần hoàn trong hệ thống lớn, chỉ thích hợp với hệ thống lạnh nhỏ và rất nhỏ

R12 không dẫn điện, điện áp đánh thủng và hằng số điện môi của R 12 rất cao nên sử dụng an toàn cho máy nén kín và nửa kín

R12 hoà tan dầu hoàn toàn, thuận lợi đối với quá trình bôi trơn, nhưng phải chú ý tính toán thiết kế cả vòng tuần hoàn dầu, nếu không dầu có thể đọng lại ở thiết bị bay hơi làm cho máy nén thiếu dầu đồng thời nhiệt độ bay hơi tăng Môi chất hoà tan cũng làm loãng dầu nên phải sử dụng loại dầu có độ nhớt thích hợp R12 hoàn toàn không hoà tan trong nước Đây là nhược điểm cơ bản của R12 Chỉ với một lượng nước (ẩm) rất nhỏ còn sót lại trong hệ thống lạnh cũng có thể gây tắc ẩm bộ phận tắc lưu

R12 có tính rửa sạch cặn bẩn, cát bụi, gỉ sắt , vẩy hàn bám trên thành máy nén

và thiết bị nên phải bố trí phin lọc cẩn thận đề phòng tắc bẩn, ẩm, bẩn, dầu cũng làm cho các chỉ tiêu về điện kém đi nhanh chóng dẫn đến các nguy cơ cháy động cơ phóng điện ở các cọc tiếp điện

Việc làm sạch, sấy và hút chân không hệ thống lạnh kín R12 rất quan trọng

R12 có khả năng thẩm thấu và rò rỉ rất lớn R12 rò rỉ qua cả gang có cấu trúc

tinh thể thô nên thân máy nén được đúc bằng gang tinh thể mịn Những chỗ rò

rỉ R12 có thể được phát hiện qua vết dầu (vì R12 rò rỉ bao giờ cũng kèm theo dầu) bằng đèn halogen hoặc bằng máy dò ga điện tử Khi có mặt R12, ngọn lửa đèn halogen biến màu, máy dò ga điện tử phát tín hiệu âm thanh và ánh sáng

R12 không ăn mòn kim loại, nhưng hoà tan và làm trương phồng một số chất hữu cơ như cao su và một số chất dẻo

R12 bắt đầu phân huỷ ở nhiệt độ 540 - 5650C khi có chất xúc tác, đến 7600

C phân huỷ hoàn toàn, khi tiếp xúc với đồng phân huỷ ngay ở 4150C, khi tiếp với nhôm phân huỷ ở 100 - 1850C thành R13 và R10 khi tiếp xúc với sắt nung đỏ

mờ (5500

C), khi có tia lửa điện hoặc ngọn lửa hở phân huỷ thành clo và phosgen

rất độc Bởi vậy, không nên sử dụng bếp điện hoặc lò sưởi điện trong phòng

Năng suất lạnh riêng khối lượng lớn hơn của R12 Năng suất lạnh riêng thể

tích lớn hơn của R12 khoảng 1,6 lần, nên có thể nạp R22 cho máy nén R12 để

nâng cao năng suất lạnh nếu độ bền máy nén cũng như công suất động cơ cho phép

Khả năng trao đổi nhiệt lớn hơn của R12 khoảng 1,3 lần Trong các thiết bị trao đổi nhiệt với nước

Khả năng lưu động của môi chất lớn hơn trong các đường ống nhỏ hơn

R22 hoà tan hạn chế dầu gây khó khăn phức tạp cho việc bôi trơn, ở khoảng môi chất không hoà tan dầu (khoảng từ - 400C đến -200C) dầu có nguy cơ bám lại dàn bay hơi làm cho máy nén thiếu dấu Thường người ta tránh không cho máy lạnh làm việc ở chế độ này

R22 không hoà tan nước nhưng mức độ hoà tan lớn gấp 5 lần của R12 nên nguy cơ tắc ẩm cũng giảm đi

R22 cũng có tính rửa sạch cặn bẩn, cát trên thành máy nén và thiết bị nhưng ở mức độ ít hơn R12

R22 không dẫn điện ở thể hơi nhưng có dẫn điện ở thể lỏng nên tuyệt đối không được để lỏng lọt về động cơ máy nửa kín và kín Tất cả các tính chất về

điện của R22 đều kém hơn của R12 đặc biệt khi có ẩm, bẩn, các chỉ số này giảm xuống nhanh chóng, ẩm tuy rất ít vẫn có thể gây ra các vùng đọng sương gây chập vòng dây hoặc phóng điện ở các cọc tiếp điện Sự cố về động cơ điện

và sự cố về điện nói chung ở máy nén kín R22 nhiều hơn rõ rệt so với R12 R22 bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc Có chất xúc tác là thép, R22 phân huỷ ở nhiệt độ 5500C có thành phần Clo và phosgen rất độc giống như R12

R22 không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng hoà tan

và làm trương phồng một số chất hữu cơ như R12

R22 không cháy và không nổ, tuy độ an toàn cháy nổ thấp hơn của R12

R22 không độc đối với cơ thể sống, không làm biến chất thực phảm bảo quản R22 đắt nhưng dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản dễ

R22 được sử dụng cho máy lạnh có năng suất trung bình, lớn và rất lớn

Mức độ phá huỷ tầng ôzôn của R22 nhỏ nhưng nó lại gây hiệu ứng lồng kính làm nhiệt độ trái đất tăng lên tuy nhiên, do chưa tìm được môi chất thay thế

hiệu quả R22 còn được sử dụng thêm khoảng tới năm 2045 ở Việt Nam

- R134a

R134a là môi chất lạnh thay thế cho R12 nhưng vì gây hiệu ứng lồng kính, vì vậy R134a cũng chỉ là môi chất lạnh quá độ R134a có nhiều tính chất giống như R12 nhưng không cháy nổ, không độc, không ảnh hưởng xấu đến cơ thể sống, bền vững về hoá và nhiệt, không ăn mòn kim loại và phi kim loại, có tính chất nhiệt lạnh phù hợp R134a dùng để thay thế R12 ở dải nhiệt độ cao còn ở dải nhiệt độ thấp ( dưới -230C) thì không nên dùng vì hiệu suất giảm đến 20 - 30%

so với R12 R134a dùng dầu bôi trơn polyester POE và có công nghệ khác hẳn R12

- R502

R502 là môi chất lạnh đồng sôi gồm 48,8% R22 và 51,2% R115 theo nồng

độ khối lượng Do có thành phần R115 nên nhiều nhược điểm của R22 đã được cải thiện, đặc biệt nhiệt độ cuối tầm nén giảm, năng suất lạnh tăng 20%, hoà tan dầu tốt hơn, nhiệt độ sôi thấp hơn R502 thường được sử dụng ở nhiệt độ lạnh

đông từ -200C đến -500C R502 đã bị cấm và ngày nay được thay thế bằng

- R404a

Hỗn hợp không đồng sôi R404A (Sản phẩm của DuPont có tên là SUVAHP62) gồm 44% R125, 52% R143a và 4% R134a được dùng thay thế cho R502 Với năng suất và hiệu suất tương đương nhưng có ưu điểm là nhiệt độ cuối tầm nén thấp hơn đến 9K, do đó tuổi thọ máy nén và các chi tiết đảm bảo hơn

- R407C

R407C cũng là môi chất không đồng sôi thay thế cho R12 và R22 nhưng áp suất ngưng tụ cao hơn R22 khoảng 10% R407C được sử dụng trong một số máy điều hoà không khí phòng và tổ hợp gọn cũng các máy làm lạnh nước năng suất nhỏ R407C cũng sử dụng dầu POE

- R410a

R410A cũng là môi chất không đồng sôi dùng để thay thế cho R22 nhưng có

áp suất ngưng tụ cao hơn R22 đến 60% Máy nén R22 được thử nghiệm ở 2,75 MPa thì máy nén R410A phải thử nghiệm ở 4,15 MPa ở nhiệt độ ngoài trời

350C, máy điều hoà R22 có áp suất ngưng tụ 19 bar thì R410A là 30,7 bar nên tất cả mọi dụng cụ sửa chữa đến các thiết bị đều khác hẳn R22 Theo các nghiên cứu mới nhất hiệu suất máy R410A cao hơn R22 nên R410A đang được phát triển nhanh chóng

- R507

R507 là môi chất lạnh đồng sôi dùng để thay thế cho R22 và R502 có tính chất tương tự như R502 Tuy nhiên R507 không được sử dụng rộng rãi bằng R404A, R407C và R410A

1.4.2.2 Ưu, nhược điểm khi dùng chất tải lạnh

 Ưu điểm: Người ta sử dụng chất tải lạnh trong những trường hợp sau:

- Khó sử dụng trực tiếp dàn bay hơi để làm lạnh sản phẩm

- Môi chất lạnh có tính độc hại và có ảnh hưởng không tốt đến môi trường và sản phẩm bảo quản, chất tải lạnh trung gian được coi là vòng tuần hoàn an toàn

- Khi có nhiều hộ tiêu thụ lạnh và khi hộ tiêu thụ lạnh ở xa nơi cung cấp lạnh Trong trường hợp trên nếu dùng dàn bay hơi trực tiếp sẽ rất bất tiện vì đường ống môi chất dài và phức tạp, tốn môi chất lạnh, việc phát hiện rò rỉ khó khăn, tổn thất áp suất lớn Nếu dùng chất tải lạnh, khắc phục được hầu hết các nhược điểm vì : Đơn giản hoá việc cung cấp lạnh như việc sử dụng nước muối lạnh làm lạnh cho các phòng khác nhau hoặc sử dụng nước đá trong các tàu, thuyền đánh cá, nitơ lỏng, CO2 rắn để kết đông và bảo quản lạnh đông

 Nhược điểm khi dùng chất tải lạnh:

- Tổn thất năng lượng lớn hơn do phải truyền qua chất trung gian

- Tốn kém hơn do phải đầu tư thêm thiết bị như dàn lạnh, bơm, đường ống cho vòng tuần hoàn chất tải lạnh

1.4.2.3 Yêu cầu đối với chất tải lạnh

Cũng như môi chất lạnh, chất tải lạnh cũng phải thoả mãn một số yêu cầu nhất định Dưới đây là một số yêu cầu đối với chất tải lạnh lỏng:

- Điểm đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi

- Nhiệt độ sôi phải đủ cao để khi dừng máy, nhiệt độ chất tải lạnh nâng lên bằng nhiệt độ môi trường thì chất tải lạnh không bị bay hơi mất Trường hợp chất tải lạnh có nhiệt độ bay hơi thấp phải sử dụng vòng tuần hoàn khí

- Không ăn mòn thiết bị

- Không được cháy, không gây nổ và phải rẻ tiền, dễ kiếm

- Hệ số dẫn nhiệt và nhiệt dung riêng càng lớn càng tốt vì chất tải lạnh cần

có những tích chất trao đổi nhiệt tốt và khả năng trữ nhiệt lớn

- Độ nhớt và khôi lượng càng nhỏ càng tốt vì thuận lơi cho việc tuần hoàn chất tải lạnh, hơn nữa độ nhớt nhỏ thì hệ số trao đổi nhiệt lớn hơn

Lưu ý: không có một chất lạnh nào đáp ứng dầy đủ những yêu cầu trên

1.4.2.4 Một số chất tải lạnh thường dùng

Chất tải lạnh có thể ở dạng khí như không khí, dạng lỏng như nước muôi các loại, dung dịch các chất hữu cơ như rượu, mêtanol, êtanol nitơ lỏng, dạng rắn như đá khô và nước đá

 Dung dịch nước muối NaCl, CaCl 2

Khi cần nhiệt độ thấp hơn, người ta sử dụng những dung dịch muối như Nacl, CaCl2 rẻ tiền nhất nhưng nó chỉ được sử dụng cho nhiệt độ trên -150C dung dịch muối CaCl2 có thể đạt nhiệt độ thấp hơn -450C đến -500

C

 Các hợp chất hữu cơ

Các dung dịch nước với các chất hữu cơ như mêtanol (CH3OH), etanol (C2H5OH) etilenglicol (C2H4-(OH)2) tricloêtilen (C2HCl3) và glycerin có thể đạt nhiệt độ đông đặc rất thấp Nhưng ngược lại một số dung dịch với các chất hữu

cơ không những có nguy cơ gây cháy, nổ mà một số dung dịch còn có tính độc hại với cơ thể sống như dung dịch mêtanol Nhưng nếu cần nhiệt độ thấp dưới -500C bắt buộc người ta phải sử dụng dung dịch nước và các chất hữu cơ

1.5 Các hệ thống lạnh thông dụng

1.5 1 Hệ thống lạnh với một cấp nén

1.5 1.1 Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản

Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản hay còn gọi là chu trình khô Chu trình khô là chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bảo hoà khô

 Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.10: Chu trình khô

TBBH - Thiết bị bay hơi ; TBNT - Thiết bị ngưng tụ ;

MN - Máy nén ; BPTL - Bộ phận tiết lưu

 Nguyên lý làm việc

Hơi bão hòa khô sau TBBH được máy nén hút về nén đoạn nhiệt, đẳng entropy theo quá trình 1-2 thành hơi quá nhiệt cao áp có thông số trạng thái tại 2 đẩy vào TBNT Tại TBNT, hơi quá nhiệt cao áp nhả nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 2-3 thành lỏng cao áp Lỏng cao áp với thông số trạng thái 3 đi đến van tiết lưu tiết lưu đẳng enthalpy thành hơi bão hòa

ẩm hạ áp với thông số trạng thái 4 đi vào TBBH Tại TBBH, hơi hạ áp nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi đẳng áp Hơi sau TBBH tiếp tục được máy nén hút về, chu trình cứ thế tiếp diễn

5.1.1.2 Chu trình hồi nhiệt

Chu trình hồi nhiệt là chu trình có thiết bị trao đổi nhiệt giữa môi chất lỏng nóng trước khi vào van tiết lưu và hơi lạnh trước khi về máy nén

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.11: Chu trình hồi nhiệt

HN: thiết bị hồi nhiệt

- Nguyên lý làm việc

Hơi quá nhiệt với thông số trạng thái 1 được máy nén hút về nén đoạn nhiệt - đẳng entropy theo quá trình 1-2 thành hơi quá nhiệt cao áp với thông số trạng thái 2 đẩy vào TBNT Tại TBNT hơi quá nhiệt cao áp nhả nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 2-3 thành lỏng cao áp Lỏng cao áp với thông số trạng thái 3 đi đến thiết bị HN nhả nhiệt cho hơi từ TBBH đến thành lỏng quá lạnh Lỏng với thông số trạng thái 4 đi qua van tiết lưu tiết lưu đẳng enthalpy thành hơi bão hòa ẩm hạ áp với thông số trạng thái 5 đi vào TBBH Tại TBBH, môi chất nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi đẳng áp thành hơi có thông số trạng thái 6 rồi đi đến thiết bị HN Tại thiết bị HN, hơi nhận nhiệt đẳng áp từ lỏng sau TBNT trở thành hơi quá nhiệt và được máy nén hút về, chu trình cứ thế tiếp diễn

1.5.2 Sơ đồ 2 cấp nén có làm mát trung gian

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

Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn là chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bão hoà khô, riêng quá trình nén được phân thành 2 cấp Hơi sinh ra ở máy nén hạ áp được làm mát trung gian

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.12 : Sơ đồ nguyên lý

- - Nguyên lý làm việc

Hơi bão hoà khô sau khi ra TBBH có thông số trạng thái tại 1 được máy nén

hạ áp hút về nén đoạn nhiệt – đẳng entropy thành hơi quá nhiệt trung gian có thông số trạng thái 2, hơi quá nhiệt trung gian sau đó được đưa vào thiết bị làm mát trung gian, môi chất nhả nhiệt cho môi trường làm mát không hoàn toàn theo quá trình 2-3 Hơi quá nhiệt trung áp ở trạng thái 3 được máy nén cao áp hút về nén đoạn nhiệt – đẳng entropy thành hơi quá nhiệt cao áp đẩy vào TBNT Tại TBNT, hơi quá nhiệt cao áp nhả nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ đẳng áp thành lỏng cao áp ở trạng thái 5 Lỏng sau TBNT được đưa đến van tiết lưu tiết lưu thành hơi bão hòa ẩm có nhiệt độ, áp suất thấp với trạng thái 6 rồi đi vào TBBH Tại TBBH, môi chất nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi trở về trạng thái 1 Hơi này được máy nén hút về, chu trình

Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý

bị làm mát trung gian, hơi quá nhiệt trung gian tại 3 được hỗn hợp với hơi từ bình trung gian thành hỗn hợp hơi có số trạng thái 4 Hơi tại 4 được máy nén cao áp hút về nén đoạn nhiệt – đẳng entropy thành hơi quá nhiệt cao áp đẩy vào TBNT Tại TBNT, hơi quá nhiệt cao áp nhả nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ đẳng áp thành lỏng cao áp ở trạng thái 6 Lỏng này qua VTL 1 tiết lưu đến trạng thái 7 Phần hơi sinh ra sau VTL 1 với thông số trạng thái 8 được đưa trở lại đầu hút máy nén cao áp, phần lỏng với trạng thái 9 đi qua VTL 2 tiết lưu thành hơi bão hòa ẩm có nhiệt độ áp suất thấp đưa vào TBBH Tại TBBH, môi chất nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi thành hơi ở trạng thái 1, hơi này được máy nén hút về, chu trình cứ thế tiếp diễn

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

Nhược điểm chính của chu trình 2 cấp làm mát trung gian không hoàn toàn là hơi hút về máy nén chưa phải là hơi bão hoà khô  công nén chưa giảm tối đa

và nhiệt độ cuối tầm nén cao

Để khắc phục nhược điểm trên, người ta cho sục thẳng hơi quá nhiệt trung gian vào bình trung gian để làm mát hoàn toàn hơi nén hạ áp sau thiết bị làm mát trung gian

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.14: Sơ đồ nguyên lý

- Nguyên lý hoạt động

Hơi sau TBBH có thông số trạng thái 1 được máy nén hạ áp hút về nén đoạn nhiệt– đẳng entropy thành hơi quá nhiệt trung gian có thông số tại trạng thái 2, hơi quá nhiệt trung gian sau đó được đưa vào thiết bị làm mát trung gian, môi chất nhả nhiệt cho môi trường làm mát theo quá trình 2-3 Hơi sau thiết bị làm mát trung gian ở trạng thái 3 được sục thẳng vào bình trung gian Tại đây hơi sẽ được một phần lỏng sau VTL 1 thu nhiệt bay hơi và làm mát tới trạng thái bão hoà khô ứng với thông số trạng thái 8 Hơi sau bình trung gian tiếp tục được máy nén cao áp hút về nén đoạn nhiệt – đẳng entropy thành hơi quá nhiệt cao áp đẩy vào TBNT Tại TBNT, hơi quá nhiệt cao áp nhả nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ đẳng áp thành lỏng cao áp ở trạng thái 6 Lỏng này qua VTL 1 tiết lưu đến trạng thái 7 đổ vào bình trung gian Phần hơi sinh ra sau VTL 1 với thông số trạng thái 8 và phần lỏng bay hơi để làm mát hơi từ máy nén hạ áp được đưa trở lại đầu hút máy nén cao áp Phần lỏng với trạng thái 9 đi qua VTL

2 tiết lưu thành hơi bão hòa ẩm có nhiệt độ áp suất thấp đưa vào TBBH Tại TBBH, môi chất nhận nhiệt của môi trường cần làm lạnh sôi và hóa hơi thành hơi ở trạng thái 1, hơi này được máy nén hút về, chu trình cứ thế tiếp diễn

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

ống xoắn

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 1.15 : Sơ đồ nguyên lý

- Nguyên lý hoạt động

Chu trình cơ bản giống chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian hoàn toàn Sự khác biệt cơ bản là dòng môi chất từ TBNT đi ra chia làm 2 nhánh: Nhánh 1: qua VTL 1 tiết lưu thành hơi bão hòa ẩm trung gian đổ vào bình trung gian ống xoắn Hơi sinh ra sau VTL 1 cùng với lượng lỏng bay hơi để làm mát hơi từ máy nén hạ áp đến và lượng lỏng bay hơi để quá lạnh lỏng cao áp với thông số trạng thái 8 được đưa trở lại đầu hút máy nén cao áp

Nhánh 2: phần lớn lượng môi chất qua nhánh này đi qua ống xoắn trong bình trung gian và được làm quá lạnh trước khi qua VTL2 tiết lưu thành hơi bão hòa

ẩm có nhiệt độ áp suất thấp đưa vào TBBH

1.6 Máy nén lạnh

1.6.1 Vai trò của máy nén lạnh

Máy nén lạnh là bộ phận quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh nén hơi Máy nén có nhiệm vụ liên tục hút hơi môi chất lạnh sinh ra ở thiết bị bay hơi để nén lên áp suất cao, nhiệt độ cao đẩy vào thiết bị ngưng tụ Máy nén phải có năng suất hút đủ lớn để duy trì được áp suất bay hơi po (tương ứng với nhiệt độ bay hơi to) đạt yêu cầu ở dàn bay hơi và có áp suất đầu đẩy đủ lớn để đảm bảo áp suất trong dàn ngưng tụ đủ cao tương ứng với nhiệt độ môi trường làm mát hiện

có

Máy nén quan trọng một mặt do chức năng của nó trong hệ thống, mặt khác

do gồm nhiều bộ phận chuyển động phức tạp nên chất lượng, độ tin cậy và năng

suất lạnh của hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng, độ tin cậy và năng suất lạnh của máy nén

1.6.2 Phân loại máy nén lạnh

Trong kỹ thuật lạnh người ta phân loại máy nén thành nhiều loại khác nhau Theo nguyên lý làm việc máy nén có thể chia làm 2 loại:

+ Máy nén làm việc theo nguyên lý thể tích: quá trình nén thực hiện nhờ sự thay đổi thể tích giới hạn bởi xilanh và pittông khi pittông chuyển động lên xuống + Máy nén làm việc theo nguyên lý động học: áp suất tăng lên là do động năng

của dòng hơi biến thành thế năng

Hình 1.16 : Phân loại máy nén lạnh

1.7 Các thiết bị khác của hệ thống lạnh

1.7.1 Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu

1.7.1.1 Thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ là một trong bốn thiết bị chính và có diện tích lớn nhất trong

hệ thống lạnh Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt

Máy nén lạnh

Máy nén thể tích

Máy nén động học

MN piston

dao động

MN piston quay MN tuabin Máy nén ejector

MN piston trượt

MN con lắc

MN trục vít

MN roto lăn

MN roto tấm trượt

MN xoắm ốc

MN tuabin ly tâm

Máy nén ejector hơi

 Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh

Tại thiết bị ngưng tụ, hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén sẽ ngưng tụ thành trạng thái lỏng Môi trường nhận nhiệt trong thiết bị ngưng tụ gọi là môi trường làm mát (thường là nước hoặc không khí)

1.7.1.2 Thiết bị tiết lưu (giảm áp)

Quá trình tiết lưu là quá trình giảm áp suất do ma sát mà không sinh ngoại công khi môi chất chuyển động qua những chỗ có trở lực cục bộ đột ngột

 Giảm áp bằng ống mao

Ống mao (cáp tiết lưu) được sử dụng trong hệ thống lạnh nhỏ như: tủ lạnh dân dụng, thương mại, máy điều hòa

f

Hình 1.17: Cáp tiết lưu (ống mao)

 Van tiết lưu

- Van tiết lưu tay

Van tiết lưu tay là van tiết lưu được điều chỉnh bằng tay Van có kết cấu tương tự van chặn Khác biệt cơ bản của van tiết lưu là ren của ti van mịn hơn so

với van chặn nhằm điều chỉnh lưu lượng một cách chính xác

Hình 1.18: Van tiết lưu tay

- Van tiết lưu nhiệt

Van tiết lưu nhiệt là van tiết lưu điều chỉnh tự động nhờ độ quá nhiệt của hơi hút về máy nén

Van tiết lưu nhiệt có 2 loại van: van tiết lưu nhiệt cân bằng trong và van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài

Hình 1.19: Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong

1 – thân van ; 2 – màng đàn hồi ; 3 – mũ van ; 4 – đế van ; 5 – kim van ; 6 – lò

xo nén; 7 – vít điều chỉnh độ quá nhiệt ; 8 – nắp ; 9 - ống nối ; 10 – đầu cảm

nhiệt ; 11- dàn bay hơi

Hình1.20: Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài

13 – ống nối với đường hút máy nén ; 14 – tấm chặn

Hình 1.21: Van tiết lưu nhiệt

- Van tiết lưu nhiệt điện

Hình 1.22: Van tiết lưu nhiệt điện

- Van tiết lưu điện tử

Hình 1.23: Van tiết lưu điện tử

- Van phao tiết lưu

hệ thống

 Bình chứa hạ áp

Nhiều hệ thống lạnh đòi hỏi phải sử dụng bình chứa hạ áp, đặc biệt trong các

hệ thống lạnh 2 cấp có bơm cấp dịch

Bình chứa hạ áp có các nhiệm vụ chính sau:

- Chứa dịch môi chất nhiệt độ thấp để bơm cấp dịch ổn định cho hệ thống lạnh

- Tách lỏng dòng gas hút về máy nén Trong các hệ thống lạnh có sử dụng bơm cấp dịch lượng lỏng sau dàn bay hơi khá lớn, nếu sử dụng bình tách lỏng thì không có khả năng tách hết, rất dễ gây ngập lỏng Vì vậy người ta đưa trở về bình chứa hạ áp, ở đó lỏng rơi xuống phía dưới, hơi phía trên được hút về máy nén

- Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên chóng hư hỏng

- Dầu sau khi theo môi chất lạnh sẽ đọng bám ở các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ làm việc của toàn hệ thống

Để tách lượng dầu bị cuốn theo dòng môi chất khi máy nén làm việc, ngay trên đầu ra đường đẩy của máy nén người ta bố trí bình tách dầu Lượng dầu được tách ra sẽ được hồi lại máy nén hoặc đưa về bình thu hồi dầu

 Bình tách lỏng

Để ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng gây hư hỏng máy nén, trên đường hơi hút

về máy nén, người ta bố trí bình tách lỏng Bình tách lỏng sẽ tách các giọt hơi

ẩm còn lại trong dòng hơi trước khi về máy nén

Các bình tách lỏng làm việc theo các nguyên tắc tương tự như bình tách dầu, bao gồm:

- Giảm đột ngột tốc độ dòng hơi từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp cỡ 0,5÷1,0 m/s Khi giảm tốc độ đột ngột các giọt lỏng mất động năng và rơi xuống đáy bình

- Thay đổi hướng chuyển động của dòng môi chất một cách đột ngột Dòng môi chất đưa vào bình không theo phương thẳng mà thường đưa ngoặt theo những góc nhất định

- Dùng các tấm chắn để ngăn các giọt lỏng Khi dòng môi chất chuyển động va vào các vách chắn các giọt lỏng bị mất động năng và rơi xuống

- Kết hợp tách lỏng hồi nhiệt, hơi môi chất khi trao đổi nhiệt sẽ bốc hơi hoàn toàn

 Bình tách khí không ngưng