Chương 10 hệ thống điều hòa

Làm lạnh bằng cách tiết hơi giãn nở công chất - Bố trí cho công chất với áp suất cao giãn nở trong thiết bị đặc biệt nhờ thế nhiệt độ và áp suất của bản thân công chất giảm xuống.. Yờu c

Chơng X

Máy lạnh tàu thuỷ

10-1 các kháI niệm chung về máu lạnh tàu thuỷ

Nhiệm vụ của các thiết bị lạnh là mang nhiệt lợng của hàng hoá hoặc vật dùng

mà chúng ta cần cất giữ chúng trong điều kiện nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ môi trờng ra khỏi chúng và nhả ra cho môi trờng chung quanh

I Ứng dụng của máy lạnh tàu thuỷ

Máy lạnh tàu thuỷ đợc dùng dới dạng: máy lạnh thực phẩm, điều hoà không khí, làm lạnh hầm hàng, hệ thống lạnh container

1 Hệ thống lạnh thực phẩm: Có nhiệm vụ cất giữ, bảo quản thực phẩm, phục vụ

cuộc sống trên biển của thuyền viên (đợc lắp hầu hết trên các tàu biển đi xa)

2 Hệ thống lạnh hầm hàng: Chỉ lắp trên tàu đánh cá, tàu đông lạnh chuyên dụng để

chở thịt, cá, rau quả với mục đích bảo quản hàng

3 Hệ thống container lạnh: Trên container có gắn máy lạnh để chứa hàng cần bảo

quản

4 Hệ thống điều hũa khụng khớ: Ngoài ra dới tàu biển còn gặp các thiết bị lạnh dới

dạng máy điều hoà không khí độc lập, ở buồng điều khiển tủ lạnh, các thiết bị làm lạnh nớc uống

II Các phơng pháp làm lạnh trên tàu thuỷ

1 Làm lạnh bằng cách biến đổi pha công chất: Cho công chất ở lỏng tiếp xúc (trục

tiếp hay gián tiếp) với vật thể hay môi trờng cần làm lạnh, nhận nhiệt của chúng để công chất chuyển sang pha hơi và do đó đối tợng cần làm lạnh có nhiệt độ giảm đi

2 Làm lạnh bằng cách tiết hơi giãn nở công chất

- Bố trí cho công chất với áp suất cao giãn nở trong thiết bị đặc biệt nhờ thế nhiệt độ

và áp suất của bản thân công chất giảm xuống Công chất sau giãn nở đợc đa đến thiết bị thu nhiệt để làm lạnh chúng Bản thân công chất nhận nhiệt và tăng nhiệt độ

- Tiết lu công chất ở thể lỏng, khí cho công chất qua van tiết lu để giảm nhiệt độ của chúng Quá trình giãn nở của công chất đợc tiến hành trong thiết bị tiết lu, không thu công có ích

3 Làm lạnh bằng phơng pháp điện tử:

- Dùng hiệu ứng nhiệt điện bằng cách cho dòng điện một chiều chạy qua dây dẫn gồm hai đoạn làm bằng vật liệu khác nhau để thu đợc một đầu nối nóng và một đầu nối lạnh Đầu nối lạnh dùng để thu nhiệt gây hiệu quả làm lạnh

- Dùng phơng pháp nhiệt từ.

III Công chất dùng trong máy lạnh

Những chất dùng để vận tải nhiệt từ đối tợng làm lạnh (hàng hoá, thực phẩm trong buồng lạnh ) truyền ra môi trờng xung quanh đợc gọi là công chất

Mỗi loại công chất thờng dùng cho một loại máy lạnh riêng biệt

Công chất có thể phân loại thành các nhóm sau

1 Yờu cầu đối với cụng chất lạnh

- Áp suất sụi của cụng chất trong dàn bay hơi khụng được thấp hơn ỏp suất khụng khớ

- Năng suất làm lạnh đơn vị phải lớn

- Nhiệt dung riờng của cụng chất phải nhỏ

- Nhiệt độ đụng đặc phải thấp,nhiệt độ tới hạn phải cao

- Khụng độc hại, khụng chỏy nổ, khụng ăn mũn kim loại và cỏc chất hữu cơ làm gioăng đệm

- Rẻ tiền,thành phần húa học ổn định trong thời gian dài.Khụng hũa tan dầu bụi trơn hoặc hũa tan ớt dầu bụi trơn

2 Nhóm công chất cổ điển: Đợc phát hiện và đợc sử dụng từ thời kỳ đầu của kỹ

thuật làm lạnh cho tới nay gồ Amôniac ( NH3 ), cỏc bon nic (CO2)…

Trong nhóm này hiện nay chỉ dùng NH3 do tính u việt của nó Các loại khác hiện nay không dùng nữa

* Đặc điểm của amụniac (NH3):

- Nồng độ NH3 trong khụng khớ từ 11ữ 14 % cú khả năng chỏy khi tiếp xỳc với ngọn lửa trần Nồng độ NH3 trong khụng khớ đạt từ 6 ữ25% tạo thành hỗn hợp nổ nguy hiểm

- NH3 độc cú mựi khai,ở dạng tinh khiết NH3 trơ với kim loại,nhưng khi cú hơi ẩm

NH3 tỏc dụng hơi nước tạo thành muối gốc a xít ăn mũn cỏc hợp kim kẽm và đồng

- NH3 hũa tan kộm trong dầu bụi trơn, hũa tan tốt trong nước

- Nhiệt độ sụi của NH3 là -40oC

3 Nhóm Freon: Là những công chất làm lạnh hiện đại mới phát hiện về sau và đa

sử dụng ngày cành rộng rái Các công chất thuộc nhóm Freon về bản chất là gốc cỏc bua hydro kết hợp với các nguyên tố hoá học của nhóm Halogen (F ,CL,Br )

* Đặc điểm của freon:

- Freon hầu như khụng hũa tan trong nước, độ nhớt lớn và trọng lượng riờng lớn

a Freon-12 Cụng thức húa học : CF2CL2 viết tắt F12

- Nhiệt độ sụi dưới -25oC,nhiệt độ ngưng tụ dướ 60oC Khi mật độ F12 trong khong khớ lớn hơn 20 % cú thể cảm nhận được mựi của nú Khi xả ra mụi trường cú tỏc hại phỏ hỏng tầng Ôzôn

b Freon-22: Cụng thức CHF2CL viết tắt là F22

-Nhiệt độ sụi dưới -80oc,nhiệt độ ngưng tụ dưới 40oc.Hũa tan rất ớt dầu bụi trơn,hũa tan tốt trong nước

4 Hơi nớc, không khí: Ít độc hại nên hiện nay có xu hớng dùng lại.

IV Chu trình Cacnô ngợc chiều ứng dụng cho máy lạnh

Các thiết bị làm lạnh có nhiệm vụ lấy nhiệt liên tục của môi trờng cần làm lạnh có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trờng rồi nhả ra môi trờng Theo định luật nhiệt đông II:

"nhiệt lợng không thể từ nó truyền từ vật có nhiệt độ thấp sang vật có nhiệt độ cao" Nguyên lý làm việc của thiết bị lạnh chỉ có thể đạt đợc nếu ta đa thêm công bên ngoài vào chu trình

Chu trình lý thuyết cơ sở của máy lạnh là chu trình Cacnô ngợc chiều gồm hai quá trình đẳng nhiệt và hai quá trình đoạn nhiệt xen kẽ nhau, tiến hành ngợc chiều kim đồng hồ

- Quá trình 1 2: là quá trình nén đoạn nhiệt trong máy nén (công chất nén đoạn nhiệt trong máy nén tiêu tốn công L1)

- Quá trình 2 3: là quá trình nhả nhiệt đẳng nhiệt (công chất đợc ngng tụ trong bình ngng, nhả nhiệt lợng qk)

- Quá trình 3 4: là quá trình giãn nở đoạn nhiệt (công chất thực hiện giãn nở đoạn nhiệt trong máy giãn nở hoặc van tiết lu để sinh công l2)

- Quá trình 4 1: là quá trình thu nhiệt đẳng nhiệt (công chất thu nhiệt lợng của các

đối tợng làm lạnh qo)

10-2 Máy lạnh tàu thuỷ dùng chu trình hơi

Đây là chu trình làm lạnh mà trong đó hiệu quả làm lạnh đợc tạo ra nhờ bay hơi

công chất ở nhiệt độ thấp Trong chu trình hơi đơn giản có 4 thiết bị chính là máy nộn (MN) bình ngng (BN), van tiết lu (VTL) hoặc máy giãn nở, và dàn bay hơi(DBH) Bốn thiết bị này đợc nối với nhau bằng hệ thống ống hợp lý kín hoàn toàn Trong hệ thống kín này đựơc nạp công chất lạnh là các chất lỏng sôi ở nhiệt độ thấp nh amôniac ( NH3) Freon - 22, hoặc Freon - 12

1 Sơ đồ hệ thống

Hình 10-1: Sơ đồ hệ thống lạnh dùng chu trình hơi

1 Mỏy nộn 6 Nước biển vào làm mỏt bỡnh ngưng

2 Bỡnh ngưng 7 Nước biển ra

3 Van tiết lưu 8 Hơi cụng chất ra khỏi mỏy nộn

4 Giàn bay hơi 9 Phin lọc ẩm

5 Hơi cụng chất ra khỏi van tiết lưu 10 Đầu cảm ứng nhiệt của van tiết lưu

2 Nguyên lý hoạt động

Máy nén 1 nén công chất dới dạng thể khí từ buồng lạnh ra và đẩy chúng tới bầu

ng-ngng tụ chuyên sang dạng thể lỏng Công chất chuyển tới van tiết lu 3 (hoặc máy giãn nở) Ở đó trạng thái lỏng với áp suất cao chuyển dần sang trạng thái khí áp suất thấp hơn, thể tích nhiều hơn, nhiệt độ thấp hơn Công chất ở dạng này tới dàn bay hơi để làm lạnh các khoang lạnh cần thiết Tại các khoang lạnh công chất thu nhiệt lợng của thực phẩm

Sau khi ra khỏi dàn bay hơi nhiệt độ của cụng chất tăng và lại được mỏy nộn hỳt tạo thành vũng kớn Đầu cảm ứng 10 cảm ứng nhiệt độ cụng chất ra khỏi dàn bay hơi để đúng mở van tiết lưu 3 Phin lọc ẩm 9 cú tỏc dụng hỳt nước lẫn trong cụng chất

Mỗi máy nén một cấp thờng làm việc với tỷ số nén < 7 Trờng hợp cần làm lạnh ở nhiệt độ thấp, trong khi nhiệt độ môi trờng bên ngoài hầu nh không đổi nếu dùng máy nén một cấp sẽ gây tổn thất năng lợng lớn Trong trờng hợp này ngời ta chuyểnt sang dùng máy nén hai hay nhiều cấp, kết hợp làm mát trung gian sau mỗi cấp nén để giảm

sự tiờu tốn công nén thờng tính toán sao cho nhiệt độ vào ra các cấp đều bằng nhau, tỷ

số nén trong mỗi cấp bằng nhau: Chu trình nhiều cấp nén có thể dùng một cặp tiết lu hoặc 2 hay nhiều cấp tiết lu, kết hợp với làm mỏt cụng chất trớc tiết lu sẽ giảm đợc tổn thất công thuận nghịch trong quá trình tiết lu

- Khi cần làm lạnh ở nhiệt độ thấp ngời ta dựng chu trình ghép, tức là ghép nhỏ chu trình một tầng lại với nhau thành chu trình ghép có tính nối tiếp cho buồng lạnh của chu trình kia (có nhiệt độ thấp hơn) Công chất trong mỗi chu trình độc lập khác nhau, phù hợp với điều kiện công tác trong từng giới hạn riêng Việc ghép các chu trình nh trên nâng cao mức độ hoàn hảo của chu trình một tầng, làm việc cùng giới hạn nhiệt độ Các chu trình làm lạnh nói chung đa dạng, trờn đõy chỉ nêu chu trình hơi kiểu đơn giản nhất Các loại khác có thể xem các tài liệu về máy lạnh

10-3 Khai thác và bảo dỡng hệ thống lạnh

I Quy trình vận hành khai thác

1 Quy trình dừng hệ thống lạnh

Mục đích là để sau khi dừng hệ thống công chất lỏng sẽ không còn trong dàn bay hơi làm gây khó khăn cho lần khởi động tiếp theo và công chất cũng khó rũ lọt qua phần thấp áp

Các bớc cho dừng:

- Đóng van cấp lỏng (để máy nén hút hết công chất trong phần thấp áp dồn về bình ngng, bình chứa)

- Đóng van chặn trên đờng ống hút trớc máy nén

- Tắt động cơ lai máy nén

- Đóng van chặn trên đơng ống dẩy

- Tắt quạt gió buồng lạnh

- Tắt bơm nớc làm mát bình ngng

2 Quy trình khởi động

- Kiểm ta xem có vật lạ xung quanh máy nén, dây cua roa không Kiểm tra nguồn

điện máy nén, mức dầu nhờn trong các te máy nén Nếu có hõm dầu thì hõm trớc khi khởi động (15 - 30 phút)

- Kiểm tra các van giữa máy nén và bình ngng xem đã mở cha, yêu cầu tất cả các van phải mở trớc khi bật động cơ lai máy nén

- Bật bơm nớc làm bình ngng

- Bật công tắc khởi động động cơ lai máy nén

- Theo dõi áp suất dầu nhờn bôi trơn, lắng nghe các tiếng động lạ

- Mở từ từ van trên đờng ống hút theo dõi xem máy nén có bị ngập lỏng không Nếu

bị ngập lỏng thì đóng van chặn lại và sau một lúc lại mở lại thật từ từ hơn

- Chỉnh van tiết lu, mở van cấp lỏng, theo dõi các thông số nh áp suất hút, áp suất

đẩy, áp suất dầu theo đỳng hướng dẫn của nhà chế tạo

- Bật quạt gió buồng lạnh

3 Theo dõi việc vận hành hệ thống lạnh

a Kiểm tra thờng xuyên

- Các thông số trên áp kế (áp suất hút trung gian, áp suất xả, áp suất dầu) Nhiệt kế (nhiệt độ của hút, cửa xả nhiệt độ của nớc vào, nớc ra ) ampe kế (dòng điện máy nộn, bơm, quạt), vôn kế

- Nhiệt độ tại các xi lanh, gối đỡ, bộ làm kín đầu trục

- Mức dầu trong các te

- Mức độ công chất lỏng cấp vào dầu bay hơi

- Mức cụng chất trong bỡnh ngưng

b Kiểm tra định kỳ

- Trạng thái của piston, xi lanh, xộc măng, bạc trục, bạc biên, dây cua roa, khớp nối, clape hút, clape xả cùng các lò xo, môtơ điện, bơm, quạt gió

- Độ kín của cá van, cá cổ van, mối nối, mối hàn

- Độ sạch, độ kớn của các thiết bị trao đổi nhiệt

- Trạng thái của các tấm cách nhiệt, cách ẩm, các gioăng, đệm, cánh cửa buồng lạnh

- Mức độ thừa thiếu của công chất, dầu nhờn

- Độ chính xác của các thiết bị đo

II Bảo dỡng hệ thống lạnh

1 Phá băng dàn bay hơi

Mục đớch là ra nhiệt cho dàn bay hơi để tan băng tuyết trờn dàn bay hơi

+ Cú thể bằng điện trở sấy

+ Cú thể bằng cụng chất ra khỏi mỏy nộn quay lại dàn bay hơi luụn

- Khi thấy dàn bay hơi băng tuyết bám nhiều, nhiệt độ buồng lạnh tăng, băng tuyết bám về máy nén thì phải phá băng dàn bay hơi

Cách phá băng phụ thuộc vào cấu tạo của hệ thống nhng nguyên tắc chung là trớc lúc phá băng, cần đóng van cấp lỏng hoặc van tiết lu của dàn bay hơi Cần phá băng trong thời gian đủ lâu để máy nén hút hết công chất lỏng có sẵn trong dàn bay hơi

2 Xả không khí (xả Air)

Trong quá trình hoạt động của hệ thống lạnh nếu ta thấy có nhiều dấu hiệu chứng tỏ

sự có không khí trong hệ thống nh nhiệt độ buồng lạnh tăng, công nén lớn ta phải tiến hành xả không khí

3 Nạp bổ sung dầu nhờn

Nếu qua kiểm tra ta thấy trong các te máy nén thiếu dầu nhờn thì ta phải nạp bổ sung dầu nhờn

4 Nạp bổ sung công chất

Khi trong hệ thống chứng tỏ sự thiếu công chất nh áp suất hút, xả giảm nhiệt độ buồng lạnh tăng , ta tiến hành dò tìm chỗ hở làm kín lại và tiến hành nạp bổ sung công chất (cách nạp giống nh nạp mới sau lắp ráp, sửa chữa)

5 Vệ sinh bầu ngng

Khi có dấu hiệu chứng tỏ bầu ngng bị bẩn (áp suất ngng tụ cao, độ chênh lệch nhiệt

độ nớc thấp) thì dừng hệ thống và vệ sinh bầu ngng

6 Xả dầu nhờn

Trong hệ thống lạnh, dầu nhờn luôn đi cùng công chất, lợng dầu nhờn sẽ lắng đọng nhiều ít trong thiết bị tuỳ theo mức độ hoàn thiện của hãng chế tạo Biện pháp xả nên căn cứ kết cấu từng loại thiết bị

7 Vệ sinh các phin lọc

Định kỳ cần vệ sinh phin lọc ẩm sau bình ngng, phin lọc bẩn trớc nén