Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí (Ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí) - CĐ Công nghiệp Hải Phòng

Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí cung cấp cho người học các kiến thức: Nhiệt động kỹ thuật; Truyền nhiệt; Khái niệm về kỹ thuật lạnh; Môi chất lạnh và chất tải lạnh; Các hệ thống lạnh dân dụng; Máy nén lạnh; Giới thiệu chung về các thiết bị khác của hệ thống lạnh; Không khí ẩm;...Mời các bạn cùng tham khảo!

UBND TỈNH HẢI PHÒNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG

Giáo trình: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí

(Lưu hành nội bộ)

HẢI PHÒNG

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được 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

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU Error! Bookmark not defined BÀI 1 11

NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT 11

1.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới 11

1.1 Các khái niệm và định nghĩa 11

1.2.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới 11

1.3.Nhiệt dung riêng và tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng 12

2.Hơi và các thông số trạng thái của hơi 13

2.1 Các thể (pha) của vật chất 13

2.2 Quá trình hoá hơi đẳng áp 13

2.3 Các đường giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi; 14

2.4 Cách xác định các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lgp-h 15

3 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi 15

3.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi trên đồ thị lgp-h 16

3.2 Quá trình lưu động và tiết lưu 17

3.3 Quá trình lưu động 18

3.4 Quá trình tiết lưu 18

4 Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt 19

4.1 Khái niệm và định nghĩa chu trình nhiệt động 19

4.2 Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt 19

4.3 Chu trình máy lạnh hấp thụ 21

BÀI 2 24

TRUYỀN NHIỆT 24

1 Dẫn nhiệt 24

1.1 Các khái niệm và định nghĩa 24

1.2 Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách phẳng và vách trụ 24

1.3 Nhiệt trở của vách phẳng và vách trụ mỏng 25

2 Trao đổi nhiệt đối lưu 26

2.1 Các khái niệm và định nghĩa 26

2.2 Các nhân tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt đối lưu 26

2.3 Một số hình thức trao đổi nhiệt đối lưu thường gặp 27

2.4 Tỏa nhiệt khi sôi và khi ngưng hơi 27

3 Trao đổi nhiệt bức xạ 28

3.1 Các khái niệm và định nghĩa 28

3.2 Dòng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa các vật 28

3.3 Bức xạ của mặt trời (nắng) 28

4 Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt 29

4.1 Truyền nhiệt tổng hợp 29

4.2 Truyền nhiệt qua vách 29

4.3 Truyền nhiệt qua vách phẳng và vách trụ 29

4.4 Truyền nhiệt qua vách có cánh 30

4.5 Tăng cường truyền nhiệt và cách nhiệt 30

4.6 Thiết bị trao đổi nhiệt 30

BÀI 3 31

KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT LẠNH 31

1 ngh a của kỹ thuật lạnh trong đ i sống và kỹ thuật 32

2.Các hương há làm lạnh nh n tạo 36

Làm lạnh bằng quá trình biến đổi pha: 36

Làm lạnh bằng quá trình giản nở đoạn nhiệt: 36

Làm lạnh bằng hiệu ứng tiết lưu: 36

Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy 37

Làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện: 37

Làm lạnh bằng hiệu ứng từ: 37

BÀI 4 38

MÔI CHẤT LẠNH VÀ CHẤT TẢI LẠNH 39

1.Các môi chất và chất tải lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh 39

1 1.Các môi chất lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh 39

1.2 Các chất tải lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh 40

2.Bài tậ về môi chất lạnh và chất tải lạnh 40

2.1.Bài tập về môi chất lạnh 40

2.2.Bài tập về chất tải lạnh 40

BÀI 5 42

CÁC HỆ THỐNG LẠNH DÂN DỤNG 42

1.Hệ thống lạnh với một cấ nén 42

1.1.Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản 42

1.2.Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút 42

Hình 5.2 Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút 43

1.3.Sơ đồ có quá lạnh lỏng và hồi nhiệt 43

2.Sơ đồ 2 cấ nén có làm mát trung gian 43

3.Các sơ đồ khác 44

4.Bài tậ 44

Bài 6 46

MÁY NÉN LẠNH 46

1 Khái niệm 46

1.1 Vai trò của máy nén lạnh 46

1.2 Phân loại máy nén lạnh 46

Năng suất lạnh 46

2 Máy nén pittông 48

2.1 Máy nén lí tưởng một cấp nén (không có không gian thừa) 48

2.2 Cấu tạo và chuyển vận 48

2.3 Các hành trình và đồ thị P-V 48

2.4 Máy nén có không gian thừa 49

2.5 Năng suất nén V khi có không gian thừa 49

2.6 Máy nén nhiều cấp có làm mát trung gian 49

2.7 Cấu tạo và nguyên lý làm việc 50

2.8 Đồ thị P-V 50

2.9 Tỉ số nén ở mỗi cấp 50

2.10 Lợi ích của máy nén nhiều cấp 50

2.11 Bài tập tính toán máy nén piston 50

3 Giới thiệu một số chủng loại máy nén khác 51

3.1 Máy nén rô to 51

3.2 Máy nén scroll (đĩa xoắn) 52

3.3 Máy nén trục vít 53

BÀI 7 53

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG LẠNH 55

1 Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu 55

1.1 Thiết bị ngưng tụ và tháp giải nhiệt 55

1.2 Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh 55

1.3 Các kiểu thiết bị ngưng tụ thường gặp 55

1.4 Tháp giải nhiệt 55

1.5 Thiết bị bay hơi 56

1.6 Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh 56

1.7 Các kiểu thiết bị bay hơi thường gặp 57

2 Thiết bị tiết lưu (giảm á ) 57

2.1 Giảm áp bằng ống mao 57

2.2 Van tiết lưu 57

3 Các thiết bị tự động và bảo vệ của hệ thống lạnh 57

3.1 Tự động điều chỉnh năng suất lạnh 57

3.2 Các thiết bị bảo vệ chính 63

BÀI 8 64

KHÔNG KHÍ ẨM 64

1 Các thông số trạng thái của không khí ẩm 64

1.1 Thành phần của không khí ẩm 64

1.2 Các thông số trạng thái của không khí ẩm 64

2 Đồ thị I-d và d-t của không khí ẩm 65

2.1 Đồ thị I-dz 65

2.2 Đồ thị d-t 66

3 Một số quá trình của không khí ẩm khi ĐHKK 67

3.1 Quá trình thay đổi trạng thái của không khí 67

3.2 Quá trình hòa trộn hai dòng không khí 68

4 Bài tậ về sử dụng đồ thị 69

Bài 9 70

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 70

1 Khái niệm về thông gió và ĐHKK 70

1.1 Thông gió là gì 70

1.2 Khái niệm về ĐHKK 70

1.3 Khái niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiết của công trình 70

2 Bài tậ về tính toán tải lạnh đơn giản 70

3 Các hệ thống ĐHKK 70

3.1 Các khâu của hệ thống ĐHKK 70

3.2 Phân loại hệ thống ĐHKK 71

4 Các hương há và thiết bị xử lý không khí 72

4.1 Làm lạnh không khí 72

4.2 Sưởi ấm 72

4.3 Khử ẩm 72

4.4 Tăng ẩm 72

4.5 Lọc bụi và tiêu âm 72

BÀI 10 73

HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ 73

1 Trao đổi không khí trong hòng 74

1.1 Các dòng không khí tham gia trao đổi không khí trong phòng 74

1.2 Các hình thức cấp gió và thải gió 74

1.3 Các kiểu miệng cấp và miệng hồi 74

2 Đư ng ống gió 74

2.1 Cấu trúc của hệ thống 74

2.2 Các loại trở kháng thủy lực của đường ống 75

3 Quạt gió 75

3.1 Phân loại quạt gió 75

3.2 Đường đặc tính của quạt và điểm làm việc trong mạng đường ống 75

4 Bài tậ về quạt gió và trở kháng đư ng ống 75

BÀI 11 76

CÁC PHẦN TỬ KHÁC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 76

1 Kh u tự động điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong hòng 77

1.1 Tự động điều chỉnh nhiệt độ 77

1.2 Tự động điều chỉnh độ ẩm trong một số hệ thống ĐHKK công nghệ 77

2 Lọc bụi và tiêu m trong ĐHKK 77

2.1 Tác dụng của lọc bụi 77

2.2 Tiếng ồn khi có ĐHKK- nguyên nhân và tác hại 77

3 Cung cấ nước cho ĐHKK 78

3.1 Các sơ đồ cung cấp nước lạnh cho hệ thống Water Chiller 78

3.2 Cung cấp nước cho các buồng phun 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN

CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆT-LẠNH & ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

II Mục tiêu mô đun: u h h c n un này n h c c h n n :

-Trình bày được các khái niệm, định nghĩa về truyền nhiệt, chất môi giới, chu trình nhiệt động học, quá trình hóa hơi đẳng áp, quá trình nhiệt động của máy lạnh

và bơm nhiệt, quá trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt, các quy luật truyền nhiệt

-Giải thích được quá trình lưu động và tiết lưu

-Trình bày được các khái niệm và định nghĩa về truyền nhiệt

-Trình bày được các khái niệm về kỹ thuật Nhiệt-Lạnh, nguyên lý làm việc của máy lạnh và các quy luật truyền nhiệt cơ bản

-Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy nén lạnh thông dụng

-Nhận dạng và trình bày được chức năng các thiết bị trong hệ thống lạnh, điều hoà không khí

-Trình bày được khái niệm về không khí ẩm, kỹ thuật điều hoà không khí và các quá trình, nguyên lý làm việc của hệ thống điều hoà không khí

-Tính toán được phụ tải lạnh và điều hoà không khí đơn giản

-Phân tích được hiện tượng trao đổi khí trong phòng

-Trình bày được chức năng của hệ thống vận chuyển khí

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

-Cẩn thận, tỷ mỉ, tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp và có khả năng làm việc nhóm

III Nội dung mô đun:

1 Nộ dun tổn quát và phân phố th n:

BÀI 1 NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT

Mục tiêu:

- Trình bày được các khái niệm, định nghĩa về chất môi giới và chu trình nhiệt động học

- Tính toán được nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng

- Trình bày được quá trình hóa hơi đẳng áp

- Trình bày được các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi

- ác định được các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lgp-h

- Giải thích được quá trình lưu động và tiết lưu

- Trình bày được quá trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt

Trong máy lạnh chất môi giới là các hợp chất hữu cơ như Frêôn: R12, R22, R134a, NH3…

1.2.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới

Chất môi giới thường dùng là khí, lỏng hoặc hơi Chất khí là các chất mà trạng thái của nó rất xa thể lỏng Trong quá trình hoạt động của chất môi giới dạng khí nó không có sự chuyển pha có nghĩa là nó luôn luôn ở thể khí Ví dụ: Chất môi giới trong động cơ đốt trong là chất khí, từ lúc hút vào máy đến lúc xả ra đều ở dạng khí

Hơi về bản chất cũng giống thể khí nhưng hơi tồn tại gần thể lỏng nên trong quá trình hoạt động của nó trong thiết bị có lúc nó chuyển thành thể lỏng ví dụ: Môi chất lạnh trong máy lạnh lúc vào và ra khỏi máy nén là hơi, qua giàn ngưng sẽ

ngưng tụ lại thành thể lỏng sau đú qua van tiết lưu một phần hoỏ hơi và qua giàn bay hơi toàn bộ mụi chất chuyển thành hơi

Về cụng dụng chất mụi giới cú thể chia ra hai loại: chất mụi giới sinh cụng làm việc trong mỏy nhiệt Chất mụi giới sinh cụng cú thể là dạng khớ hoặc hơi Chất mụi giới sinh cụng làm việc ở nhiệt độ cao, hàng trăm độ đến hàng nghỡn độ

Chất mụi giới làm lạnh làm việc trong mỏy lạnh (người ta cũn gọi là tỏc nhõn lạnh) Chất mụi giới làm lạnh cú thể là hơi hoặc khớ Chất mụi giới làm lạnh (mụi chất lạnh) làm việc ở nhiệt độ thấp trong phạm vi từ hơn trăm độ (0C) Phần lớn cỏc mỏy lạnh hiện nay dựng mụi chất dạng hơi như Amoniac (NH3) cỏc loại Frờụn R12, R22, R134a, R11, R13…

1.3.Nhiệt dung riờng và tớnh nhiệt lượng theo nhiệt dung riờng

a Định nghĩa nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng là nhiệt l-ợng cần thiết để làm thay đổi nhiệt độ của một

đơn vị vật thể là 10C theo một quá trình nhất định

b Các loại nhiệt dung riêng

Căn cứ đơn vị đo có 3 loại nhiệt dung riêng

- Nhiệt dung riêng khối l-ợng: C [KJ/KgK]

ttK]

Căn cứ quá trình ta có

c Tính nhiệt theo nhiệt dung riêng

Biết nhiệt dung riêng trong một quá trình ta có thể tính nhiệt theo công thức:

Q = C.G.T = C.G (T2 - T1) KJ Trong đó:

C là nhiệt dung riêng của quá trình đó

G là khối l-ợng chất môi giới tham gia vào quá trình

Ví dụ: Nung nóng 10kg không khí trong bình kín (đẳng tích) từ nhiệt độ

Q = Cv G (T2 - T1)

Q = 0,72.10.(120 - 20) = 720 KJ

Bảng Tra Nhiệt Dung Riờng Của Một Số Chất chất Nhiệt dung riờng

2.2 Quỏ trỡnh hoỏ hơi đẳng ỏ

Quá tình đẳng áp xảy ra trong điều kiện áp suất không đổi Nếu ta cung cấp nhiệt cho chất lỏng trong quá trình đẳng áp thì chất lỏng sẽ sôi, hóa hơi và nhiệt độ hơi tăng lên thành hơi quá nhiệt Trong quá trình cấp nhiệt đẳng áp thể tích tăng lên còn nhiệt độ tăng theo 3 giai đoạn: Giai đoạn đầu nhiệt độ tăng từ nhiệt độ ban đầu

đến nhiệt độ sôi, giai đoạn hóa hơi nhiệt độ không đổi và bằng nhiệt độ sôi sau khi lỏng đã hóa hơi hoàn toàn nếu tiếp tục cấp nhiệt thì nhiệt độ hơi tăng lên lớn hơn

nhiệt độ sôi gọi là hơi quá nhiệt Quá trình ng-ợc lại từ hơi quá nhiệt nếu bị làm

lạnh đẳng áp thì nhiệt độ hạ xuống đến nhiệt độ sôi tiếp theo hơi n-ớc ng-ng tụ

thành lỏng sôi Nếu làm lạnh tiếp thì thành lỏng ch-a sôi Quá trình này tỏa nhiệt Vì vậy cần phải làm mát bằng n-ớc hay dùng không khí

Nhiệt trong quá trình đẳng áp là

Q = G (i2 - i1)

Trong đó:

i1 là entapin của lỏng ch-a sôi

i2 là entapin của hơi quá nhiệt Quá trình cấp nhiệt i2 > i1 thì Q > 0

Quá trình tỏa nhiệt i2 < i1 thì Q < 0

2.3 Cỏc đư ng giới hạn và cỏc miền trạng thỏi của nước và hơi;

ột một hệ ở trạng thỏi cõn bằng nhiệt với hai pha lỏng và hơi bóớo hũa Cho hệ toả nhiệt, nhiệt độ của hệ giảm xuống Muốn cho hệ đạt trạng thỏi cõn bằng nhiệt mới, ỏp suất của hệ cũng phải giảm theo éiểm đặc trưng cho trạng thỏi cõn bằng mới trờn giản đồ (p,T) dịch về phớa dưới

2.4 Cách xác định các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lg -h

Đồ thị Mollier (đọc là Mô-li-ê) là độ thị biểu diễn trạng thái gas lạnh theo áp suất (thang logarit trục tung) và entanpy (thang tuyến tính trục hoành) nên còn gọi là đồ thị lgp-h Đồ thị do nhà bác học người Đức Mollier xây dựng năm 1912 ở trường đại học Kỹ thuật Dresden

Trên đồ thị Mollier biểu diễn 5 thông số trạng thái là:

1 Áp suất, đơn vị bar hoặc Mpa, ký hiệu p

2 Nhiệt độ, đơn vị ˚C, ký hiệu t

3 Entanpy, đơn vị kJ/kg, ký hiệu h

4 Entropy, đơn vị kJ/kgK, ký hiệu s

5 Thể tích riêng, đơn vin m3/kg, ký hiệu v

Ngoài ra còn đường x = const là thành phần hơi không đổi trong hỗn hợp hơi ẩm

Ưu điểm của đồ thị Mollier

- Khi biết 2 thông số bất kỳ ta có thể xác định được điểm trạng thái duy nhất (nếu

ở trong vùng hơi ẩm phải thêm x) và từ đó có thể xác định được các thông số còn lại một cách dễ dàng

- Biểu diễn chu trình lạnh trên đồ thị Molliet rất dơn giản

- Các thông số của chu trình như năng suất lạnh riêng, công nén riêng, nhiệt độ ở dàn ngưng xác định rất dễ dàng trên đồ thị Mollier

Căn cứ vào ác sai lệch giữa áp suất và nhiệt độ thiết kế lý thuyết trên đồ thị Mollier, và áp suất, nhiệt độ đo được trong thực tế vận hành, ta có thể dễ dàng chuẩn đoán được bệnh của máy và đề ra các biện pháp sữa chữa hữu hiệu Chính vì vậy, đồ thị Mollier không những cần thiết đối với các kỹ sư thiết kế mà cũng cần thiết đối với người vận hành, sửa chửa hệ thống lạnh Các hình dưới giới thiệu đồ thị Mollier của các môi chất lạnh R12

3 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi

3.1 Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi trên đồ thị lg -h

Hình 1.4 - Đường lỏng và hơi bão hòa

C - D: Đường lỏng bão hòa; C - E: Đường hơi bão hòa; DE: Quá trình bay hơi;

E'D': Quá trình ngưng tụ; Vùng quá lạnh lỏng; Bên trái; Vùng hơi ẩm; Ở giữa;

Vùng hơi quá nhiệt; bên phải trên đồ thị p - h.

Điểm tới hạn của một số ga lạnh được giới thiệu trên bảng 1

Áp suất tới hạn là áp suất bão hòa của điểm tới hạn

3.2 Quá trình lưu động và tiết lưu

Hình 1.5 – Sơ đồ hệ thống lạnh cơ bảnMôi chất được MN nén lên tới nhiệt độ ngưng tụ tk qua TBNT sẽ chuyển trạng thái

từ hơi sang lỏng được chuyển xuống van tiết lưu môi chất điệc tiết lưu xuống nhiệt

độ bay hơi và áp suất bay hơi và được đưa vào TBBH, ở đâu môi chất trao đổi

nhiệt với sản phẩm làm lạnh chuyển trạng thái từ lỏng sang hơi và được máy nén hút về buống hút

3.3 Quá trình lưu động

Là quá trình môi chất lưu động trong hệ thống lanh

Hình 1.6 – Hệ thống lạnh cơ bản

3.4 Quá trình tiết lưu

Là quá trình môi chất lạnh qua van tiết lưu tiết lưu xuống nhiệt độ sôi (to) và áp suất bay hơi (Po)

Hỡnh 1.5 - Van tiết lưu

4 Chu trỡnh nhiệt động của mỏy lạnh và bơm nhiệt

4.1 Khỏi niệm và định ngh a chu trỡnh nhiệt động

Trong các máy nhiệt, máy lạnh hay trong thực tế kỹ thuật ta th-ờng gặp chất môi giới hoạt động theo những quá trình nhất định ví dụ nung nóng hay làm lạnh khí, hơi trong bình kín (đẳng tích) Nung nóng hay làm lạnh khí khi áp suát không

đổi (đẳng áp), hơin-ớc giãn nở trong tuốc bin bọc cách nhiệt (giãn nở đoạn nhiệt)… Các quá trình trên là những quá trình nhiệt động

4.2 Chu trỡnh nhiệt động của mỏy lạnh và bơm nhiệt

Chu trỡnh nhiệt động của bơm nhiệt

a Hoạt động của chu trình

Trong lò hơi ng-ời ta đốt nhiên liệu Nhiệt tỏa ra sẽ cung cấp cho n-ớc

kiện đẳng áp Hơi quá nhiệt đến tuốc bin giãn nở sinh công L1, hơi thoát ra

mát và nó ng-ng tụ đẳng áp thành n-ớc N-ớc ng-ng sẽ đ-ợc bơm n-ớc

trình xảy ra liên tục chất môi giới thực hiện các quá trình biến đổi liên tục và khép kín chiều chuyển động môi chất theo chiều kim đồng hồ nên chu trình này gọi

là chu trình thuận chiều Kết quả đã biến một phần nhiệt của nhiên liệu Q1 thành

nhiên liệu đ-a vào chu trình là Q1, thải ra mất Q2 phần sử dụng hữu ích để biến thành công là Lct  Q1  Q2

b Hiệu suất nhiệt của chu trình

Để đánh giá hiệu quả của chu trình ta dùng hiệu suất nhiệt

Chu trình có hiệu suất nhiệt càng cao càng tốt

Chu trỡnh nhiệt động của mỏy lạnh

a Khái niệm về máy lạnh

Máy lạnh là thiết bị tiêu tốn năng l-ợng (công) để đ-a nhiệt từ nguồn lạnh (có nhiệt độ thấp) đến thải vào môi tr-ờng (nguồn nóng có nhiệt độ cao) Ví dụ tủ lạnh có nhiệm vụ đ-a nhiệt từ trong tủ ra nhả vào môi tr-ờng có vậy mới duy trì nhiệt độ thấp trong tủ Máy điều hòa nhiệt độ có nhiệm vụ đ-a nhiệt từ phòng điều hòa có nhiệt độ thấp đến giàn nóng nhiệt độ cao để thải vào môi tr-ờng

n-ớc làm mát hay không khí bên ngoài và nó ng-ng tụ đẳng áp thành lỏng có áp suất p3 =p2 và nhiệt độ T3 < T2 Môi chất lỏng có áp suất p3 nhiệt độ T3 qua van tiết

phần lỏng hóa hơi Hỗn hợp lỏng + hơi này vào buồng lạnh, môi chất lỏng tiếp tục

hay hơi sẽ đ-ợc hút vào máy nén và lặp lại các quá trình trên Kết quả là: ta tiêu tốn công L ở máy nén và đ-a đ-ợc nhiệt Q2 trong buồng lạnh đến giàn nóng thải ra ngoài cho n-ớc làm mát hay không khí bên ngoài Nh- vậy ta duy trì đ-ợc nhiệt độ

trong tủ lạnh ở nhiệt độ thấp so với môi tr-ờng Trong máy lạnh chiều chuyển động của môi chất có chiều ng-ợc chiều kim đồng hồ (theo sơ đồ nguyên lý) nên ta gọi chu trình này là chu trình ng-ợc chiều

1

Q +1>1 L

   

Hệ số cấp nhiệt càng cao thì càng tốt Hiện nay ng-ời ta chế tạo nhiều máy

điều hòa 2 chiều Về mùa hè ta dùng để điều hòa làm mát phòng Về mùa đông ta dùng làm bơm nhiệt để s-ởi ấm Nh- vậy chỉ cần đổi thứ tự chuyển động môi chất

để cho giàn lạnh trong nhà trở thành giàn nóng và ng-ợc lại

4.3 Chu trỡnh mỏy lạnh hấ thụ

Cấu tạo: Hỡnh 1.5 Sơ đồ nguyờn lý mỏy lạnh hấp thụ

Hình 1.5 mô tả nguyên lý cấu tạo của máy lạnh hấp thụ Các thiệt bị ngưng tụ, tiết lưu, bay hơi và các quá trình 2-3, 3-4, 4-1 giống như máy lạnh nén hơi

Riêng máy nén nhiệt có các thiết bị bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi

và van tiết lưu dung dịch bố trí như hình 1.5 Ngoài môi chất lạnh trong hệ

thống còn có dung dịch hấp thụ làm nhiệm vụ đưa môi chất lạnh từ vị trí 1 đến

vị trí 2 Dung dịch sử dụng thường là amoniắc/nước và nước/litibromua

Hoạt động: Dung dịch loãng trong bình hấp thụ có khả năng hấp thụ hơi môi

chất sinh ra ở bình bay hơi để trở thành dung dịch đậm đặc Khi dung dịch trở thành đậm đặc sẽ được bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi Ở đây dung dịch được gia nhiệt đến nhiệt độ cao (đối với dung dịch amoniắc/nước khoảng

130°C) và hơi amoniắc sẽ thoát ra khỏi dung dịch đi vào bình ngưng tụ Do amoniắc thoát ra, dung dịch trở thành dung dịch loãng, đi qua van tiết lưu dung dịch về bình hấp thụ tiếp tục chu kỳ mới Ở đây, do vậy có hai vòng tuần hoàn

rõ rệt

- Vòng tuần hoàn dung dịch : HT – BDD – SH – TLDD và trở lại HT

- Vòng tuần hoàn môi chất lạnh 1 – HT – BDD – SH – 2 – 3 – 4 – 1

Trong thực tế và đối với từng loại cặp môi chất : amoniắc/nước hoặc

nước/litibromua cũng như vơi yêu cầu hồi nhiệt đặc biệt máy có cấu tạo khác nhau

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu khái niệm, các loại chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới?

Câu 2: Hãy nêu khái niệm, các loại Hơi và các thông số trạng thái của hơi?

Câu 3: Hãy nêu khái niệm, các loại các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi, chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt

 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c ơ n uy n củ hệ thốn ạnh

H u ớc các th ph củ vật chất

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp:

+ Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ

BÀI 2 TRUYỀN NHIỆT

Mục tiêu:

- Trình bày được các khái niệm và định nghĩa về truyền nhiệt

- Phân tích được quá trình trao đổi nhiệt đối lưu, trao đổi nhiệt bức xạ

- Trình bày được các quy luật truyền nhiệt

Nhiệt chỉ truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp

Hiện tượng dẫn nhiệt đơn thuần chỉ xảy ra trong chất rắn (Trạng thái tĩnh) Nếu ta dùng mỏ hàn đốt nóng một thanh đồng (ở hình 1.17) thì trước hết đầu A sẽ nóng lên sau đó nhiệt sẽ truyền từ A đến B bằng dẫn nhiệt

Hình 1.17 Dẫn nhiệt từ đầu A đến đầu B của thanh kim loại

1.2 Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách hẳng và vách trụ

Dẫn nhiệt qua vách hẳng:

a Qu vách phẳn ột ớp



nhiệt  Bề mặt trái có nhiệt độ là t2 ( t1>t2) Theo nguyên lý truyền nhiệt sẽ có sự truyền nhiệt từ bề mặt trái tới bề mặt phải xuyên qua vách

– Mật độ dòng nhiệt theo định luật Furie:

R

t R

t t t t t t

ét sự truyền nhiệt qua 1 vách phẳng 3 lớp có chiều dày lần lượt là 1, 2, 3

và có hệ số dẫn nhiệt là 1 , 2, 3 Nhiệt độ tại các bề mặt vách là t1,t2,t3

3 3 2 2 1

1 3 2 1

t

Dẫn nhiệt qua vách trụ:

Thường gặp trong kỹ thuật lạnh là dẫn nhiệt qua các ống Tuỳ thuộc vào nhiệt

độ bên trong hay bên ngoài, nhiệt độ nào cao hơn thì cò sự truyền nhiệt từ ngoài vào trong hoặc từ trong ra ngoài

a Qu vách trụ ột ớp:

ét vách trụ đồng chất có bán kính trong r, bán kính ngoài R, nhiệt độ vách trong t1, nhiệt độ vách ngoài t2, hệ số dẫn nhiệt  và chiều daì ống là L Theo DL Furie ta có: Nhiệt lượng truyền qua 1m chiều dài ống :

tru l

R t r R

t t

2 1

2 Trao đổi nhiệt đối lưu

2.1 Các khái niệm và định ngh a

Trao đổi nhiệt đối lưu hay toả nhiệt, là hiện tượng trao đổi nhiệt giữa một lớp chất lưu (chất lỏng hoặc chất khí) chuyển động với bề mặt của 1 vách tiếp xúc Hiện tượng chất lưu chuyển động theo dòng tuần hoàn gọi là đối lưu

2.2 Các nh n tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt đối lưu

a N uy n nhân ây r chuy n ộn :

Chuyển động tự nhiên: ảy ra khi các phần của chất lỏng (khí) có khối lượng riêng khác nhau, kèm theo sự chênh lệch về nhiệt độ của các vùng trong khối chất lỏng đó gây nên.( GV lấy ví dụ thực tế minh họa)

lỏng Ví dụ : Bơm, quạt, máy nén vv……

Quá trình trao đổi nhiệt khi chất lỏng chuyển động tự nhiên gọi là đối lưu tự nhiên Quá trình trao đổi nhiệt khi chất lỏng chuyển động cưỡng bức gọi là đối lưu cưỡng bức

b Chế ộ chuy n ộn củ chất ỏn

Chất lỏng hoặc khí thường có 2 chế độ chuyển động:

– Chảy tầng: ảy ra khi các phần tử của chất lỏng hoặc khí có tốc độ nhỏ và

hướng chuyển động của chúng gần như song song với vách ống

– Chảy rối: ảy ra khi các phần tử của chất lỏng hoặc khí có tốc độ lớn và

hướng chuyển động của chúng không ngừng thay đổi

c Các tính chất vật ý củ chất ỏn :

Trong kỹ thuật thường sử dụng nhiều loại chất lỏng khác nhau như: Nước,

số vật lý khác nhau, nên sự trao đổi nhiệt cũng khác nhau Những thông số ảnh hưởng nhiều nhất tới quá trình đối lưu:

+ Khối lượng riêng + Độ nhớt động học + Nhiệt độ chất lỏng và nhiệt độ bề mặt vách

d Hình dán ích th ớc cách bố trí bề ặt tr ổ nh ệt:

Trong kỹ thuật lạnh, các yếu tố về hình dạng, kích thước, cách bố trí bề mặt trao đổi nhiệt ảnh hưởng rất lớn trong sự trao đổi nhiệt đối lưu

2.3 Một số hình thức trao đổi nhiệt đối lưu thư ng gặ

Gồm có đối lưu tự nhiên (dòng vật chất chuyển động nhờ nội năng trong chất lỏng, khí) và đối lưu cưỡng bức (dòng chuyển động do ngoại lực tác dụng, ví dụ như quạt, bơm v.v )

Hình 2.1 – Đối lưu không khí

Quá trình tỏa nhiệt khi sôi: Là quá trình trao đổi nhiệt ở dàn lạnh khi đó môi chất lạnh trao đổi nhiệt với sản phẩm làm lạnh

Quá trình tỏa nhiệt khi ngưng: Là quá trình trao đổi nhiệt ở dàn ngưng (cục nóng) khi đó môi chất lạnh trao đổi nhiệt với không khí hoặc chất xúc tác

3 Trao đổi nhiệt bức xạ

3.1 Các khái niệm và định ngh a

Sự phát sinh và truyền bá những tia nhiệt trong không gian gọi là bức xạ nhiệt

Năng lượng tia nhiệt gọi là năng lượng bức xạ

Tất cả các vật trong không gian đều phát ra năng lượng bức xạ và hấp thụ 1 phần năng lượng bức xạ từ vật khác

Năng lượng bức xạ của vật còn phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối của nhiệt độ Khi nhiệt độ càng cao thì năng lượng bức xạ càng lớn

Trong kỹ thuật chỉ quan tâm đến bức xạ nhiệt của những vật có nhiệt độ

>5000C

Tổn h p: trong thực tế, sự truyền nhiệt xảy ra sẽ kết hợp đồng thời giữa dẫn

nhiệt, đối lưu và bức xạ người ta gọi là trao đổi nhiệt hỗn hợp

3.2 Dòng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa các vật

Năng suất bức xạ nhiệt độ của một vật tỉ lệ bậc bốn với nhiệt độ tuyệt đối

E = C(T/100)

3.3 Bức xạ của mặt tr i (nắng)

Có thể coi mặt trời là một quả cầu lửa khổng lồ với đường kính trung bình

Tuỳ thuộc vào thời điểm trong năm mà khoảng cách từ mặt trời đến trái đất thay đổi, mức thay đổi xê dịch trong khoảng +1,7% so với khoảng cách trung bình nói trên

Do ảnh hưởng của bầu khí quyển lượng bức xạ mặt trời giảm đi khá nhiều Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới bức xạ mặt trời như mức độ nhiễm bụi, mây mù, thời điểm

với mặt nước biển, nhiệt độ đọng sương của không khí xung quanh và hướng của bề mặt nhận bức xạ

Nhiệt bức xạ được chia ra làm 3 thành phần

- Thành phần trực xạ - nhận nhiệt trực tiếp từ mặt trời

- Thành phần tán xạ - Nhiệt bức xạ chiếu lên các đối tượng xung quanh làm nóng chúng và các vật đó bức xạ gián tiếp lên kết cấu

4.2 Truyền nhiệt qua vách

4.3 Truyền nhiệt qua vách hẳng và vách trụ

a Vách phẳn ột ớp:

ét sự truyền nhiệt từ môi trường 1(MT1) sang môi trường 2(MT2) Môi

như sau:

2 1

1 1

1

1

1 1

2 2 1

2 1

1

1 ln

2

1 1

4 3 2

3 2 1

2 1 1

1

1 ln

2

1 ln

2

1 ln

2

1 1

d d

d d

4.4 Truyền nhiệt qua vách có cánh

4.5 Tăng cư ng truyền nhiệt và cách nhiệt

– Tăng diện tích bề mặt TĐN bằng cách làm cánh hoạc ghép thêm giàn

– Tăng chênh lệch nhiệt độ bằng cách giảm nhiệt độ của chất làm mát

đồng, nhôm

– Tăng cường sự toả nhiệt đối lưu bằng cách tạo đối lưu cưỡng bức bằng quạt, bơm, tăng vận tốc, tăng sự nhiễu loạn, tạo bề mặt TĐN có rãnh hoạc sử dụng chất giải nhiệt bằng nước hay không khí

– Thường xuyên vệ sinh bề mặt TĐN nhằm tránh tạo ra lớp trở nhiệt

4.6 Thiết bị trao đổi nhiệt

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu dẫn nhiệt là gì?

Câu 2: Hãy nêu trao đổi nhiệt đối lưu là gì?

Câu 3: Bức xạ nhiệt là gì?

 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 2

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c há n ệ và nh n h về truyền nh ệt,

H u c quá trình tr ổ nh ệt ố u tr ổ nh ệt bức ạ + Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp:

+ Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ

BÀI 3 KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT LẠNH

Mục tiêu:

Trình bày được các khái niệm về kỹ thuật Nhiệt-Lạnh và các quá trình, nguyên lý làm việc của máy lạnh và các quy luật truyền nhiệt nói chung

Nội dung chính:

1 ngh a của kỹ thuật lạnh trong đ i sống và kỹ thuật

Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau:

Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học,

đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, thiết kế chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đời sống vv Ngày nay ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật của tất cả các nước

Ứng dụng trong ngành chế biến và bảo quản thực hẩm

Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hoá sinh trong thực phẩm bị ức chế Trong phạm vi nhiệt độ bình thường cứ giảm 10 0C thì tốc độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến 1/3 lần

Nhiệt độ thấp tác dụng đến hoạt động của các men phân giải nhưng không tiêu diệt được chúng Nhiệt độ xuống dưới 00C, phần lớn hoạt động của enzim bị đình chỉ Tuy nhiên một số men như lipaza, trypsin, catalaza ở nhiệt độ -1910C cũng không

bị phá huỷ Nhiệt độ càng thấp khả năng phân giải giảm, ví dụ men lipaza phân giải

mỡ

Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản, hoạt động sống có thể độc lập với cơ thể sống Vì vậy khả năng chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật không bị chết khi nước trong nó chưa đóng băng

Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể sống

Vì vậy khả năng chịu lạnh kém hơn Đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ giảm xuống dưới 40C so với thân nhiệt bình thường của nó Tế bào động vật chết là do chủ yếu độ nhớt tăng và sự phân lớp của các chất tan trong cơ thể

Một số loài động vật có khả năng tự điều chỉnh hoạt động sống khi nhiệt độ giảm,

cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức nhu cầu bình thường của điều kiện môi trường trong một khoảng thời gian nhất định Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống của chúng phục hồi, điều này được ứng dụng trong vận chuyển động vật đặc biệt là thuỷ sản ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuyển

Để bảo quả thực phẩm người ta có thể thực hiện nhiều cách như: phơi, sấy khô, đóng hộp và bảo quản lạnh Tuy nhiên phương pháp bảo quả lạnh tỏ ra có ưu điểm nổi bật vì:

- Hầu hết thực phẩm, nông sản đều thích hợp đối với phương pháp này

- Việc thực hiện bảo quản nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp với tính chất mùa

vụ của nhiều loại thực phẩm nông sản

- Bảo tồn tối đa các thuộc tính tự nhiên của thực phẩm, giữ gìn được hương vị, màu sắc, các vi lượng và dinh dưỡng trong thực phẩm

Các chế độ xử lý lạnh thực phẩm

Thực phẩm trước khi được đưa vào các kho lạnh bảo quản, cần được tiến hành xử lý lạnh để hạ nhiệt độ thực phẩm từ nhiệt độ ban đầu sau khi đánh bắt, giết mổ xuống nhiệt độ bảo quản

Có hai chế độ xử lý lạnh sản phẩm là xử lý lạnh và xử lý lạnh đông:

- ử lý lạnh là làm lạnh các sản phẩm xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh yêu cầu Nhiệt độ bảo quản này phải nằm trên điểm đóng băng của sản phẩm Đặc điểm là sau khi xử lý lạnh, sản phẩm còn mềm, chưa bị hóa cứng do đóng băng

- ử lý lạnh đông là kết đông (làm lạnh đông) các sản phẩm Sản phẩm hoàn toàn hóa cứng do hầu hết nước và dịch trong sản phẩm đã đóng thành băng Nhiệt độ tâm sản phẩm đạt -80C, nhiệt độ bề mặt đạt từ -180C đến -120C

ử lý lạnh đông có hai phương pháp:

- Kết đông hai pha: thực phẩm nóng đầu tiên được làm lạnh từ 370C xuống khoảng

40C sau đó đưa vào thiết bị kết đông để nhiệt độ tâm khối thực phẩm đạt -80C

- Kết đông một pha: thực phẩm còn nóng được đưa ngay vào thiết bị kết đông để hạ nhiệt độ tâm khối thực phẩm xuống đạt dưới -80C

Kết đông một pha có nhiều ưu điểm hơn so với kết đông hai pha vì tổng thời gian của quá trình giảm, tổn hao khối lượng do khô ngót giảm nhiều, chi phí lạnh và diện tích buồng lạnh cũng giảm

Đối với chế biến thịt thường sử dụng phương pháp 01 pha Đối với hàng thuỷ sản

do phải qua khâu chế biến và tích trữ trong kho chờ đông nên thực tế diễn ra 2 pha

Ứng dụng trong sản xuất bia, nước ngọt

Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống độ cồn thấp, thu nhận được bằng cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp dịch đường (từ gạo, ngô, tiểu mạch, đại mạch vv ), nước và hoa húp lông Qui trình công nghệ sản xuất bia trải qua nhiều giai đoạn cần phải tiến hành làm lạnh mới đảm bảo yêu cầu

Ứng dụng trong công nghiệ hoá chất

Trong công nghiệp hoá chất như hoá lỏng các chất khí là sản phẩm của công nghiệp hoá học như clo, amôniắc, cacbonnic, sunfuarơ, các loại chất đốt, các khí sinh học vv

Hoá lỏng và tách các chất khí từ không khí là một ngành công nghiệp hết sức quan trọng, có ý nghĩa vô cùng to lớn với ngành luyện kim, chế tạo máy, y học, ngành sản xuất chế tạo cơ khí, phân đạm, chất tải lạnh vv Các loạt khí trơ như nêôn, agôn vv được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và sản xuất bóng đèn Việc sản xuất vải sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh được sự hỗ trợ tích cực của

kỹ thuật lạnh Thí dụ trong quy trình sản xuất tơ nhân tạo người ta phải làm lạnh bể quay tơ xuống nhiệt độ thấp đúng yêu cầu công nghệ thì chất lượng mới đảm bảo Cao su và các chất dẻo khi hạ nhiệt độ xuống thấp sẽ trở nên dòn và dễ vỡ như thuỷ tinh Nhờ đặc tính này người ta có thể chế tạo được cao su bột Khi hoà trộn với bột sắt để tạo nên cao su từ tính hoặc hoà trộn với phụ gia nào đó có thể đạt được độ đồng đều rất cao

Trong công nghiệp hoá chất cũng sử dụng lạnh rất nhiều trong các quy trình sản

xuất khác nhau để tạo ra nhiệt độ lạnh thích hợp nhất cho từng hoá chất

Ứng dụng trong điều hoà không khí

Ngày nay kỹ thuật điều hoà được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống và trong công nghiệp Khâu quan trọng nhất trong các hệ thống điều hoà không khí đó là hệ thống lạnh

Máy lạnh được sử dụng để xử lý nhiệt ẩm không khí trước khi cấp vào phòng Máy không chỉ được sử dụng để làm lạnh về mùa hè mà còn được đảo chiều để sưởi

ấm mùa đông

Các hệ thống điều hoà trong công nghiệp:

Trong nhiều ngành công nghiệp để sản xuất ra các sản phẩm có chất lượng kỹ thuật cao đòi hỏi phải duy trì nhiệt độ, độ ẩm trong một giới hạn nhất định Ví dụ như trong ngành cơ khí chính xác, thiết bị quang học, trong công nghiệp bánh kẹo, trong ngành điện tử vv

Trong các ngành công nghiệp nhẹ điều hoà không khí cũng được sử dụng nhiều như trong công nghiệp dệt, công nghiệp thuốc lá vv

Mỗi loại sản phẩm đòi hỏi sản xuất trong những điều kiện nhiệt độ, độ ẩm khác nhau, Ví dụ như: - Kẹo sôcôla: 7 ÷ 80C; Kẹo cao su: 200C; Bảo quản rau quả : 100C; Đo lường chính xác: 20 ÷ 240C; Công nghiệp dệt: 20 ÷ 320C; Chế biến thực phẩm: Nhiệt độ càng thấp càng tốt, khoảng 5÷100C

Các hệ thống điều hoà không khí trong công nghiệp chủ yếu là các hệ thống công suất lớn như kiểu VRV, máy điều hoà làm lạnh bằng nước và máy điều hoà trung tâm

Ứng dụng trong kỹ thuật đo và tự động

Áp suất bay hơi của một chất lỏng luôn phụ thuộc vào nhiệt độ vì vậy người ta ứng dụng hiện tượng này trong các dụng cụ đo lường như đồng hồ áp suất, nhiệt kế, trong các rơ le áp suất vv

Hiệu ứng nhiệt điện phản ánh mối quan hệ của độ chênh nhiệt độ 2 đầu cặp nhiệt với dòng điện chạy qua mạch cặp nhiệt điện ứng dụng hiện tượng này người ta đã tạo ra các dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất hoặc thiết bị điều khiển tự động

Ứng dụng trong thể thao

Trong một số bộ môn thi đấu trong nhà người ta duy trì nhiệt độ thấp để không làm ảnh hưởng tới sức khoẻ và nâng cao thành tích của vận động viên Trong hầu hết các nhà thi đấu đều có trang bị các hệ thống điều hoà không khí

Trong thể thao kỹ thuật lạnh được ứng dụng khá rộng rãi Trong môn trượt băng nghệ thuật, để tạo ra các sân băng người ta dùng hệ thống lạnh để tạo băng theo yêu cầu

Ứng dụng trong sấy thăng hoa

Vật sấy được làm lạnh xuống dưới -200C và được sấy bằng cách hút chân không Đây là một phương pháp hiện đại và không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản

phẩm Vật phẩm hầu như được rút ẩm hoàn toàn khi sấy nên sản phẩm trở thành bột bảo quản và vận chuyển dễ dàng Giá thành sản phẩm cao nên người ta chỉ ứng dụng để sấy các vật phẩm đặc biệt như các dược liệu quý hiếm, máu, các loại thuốc, hócmôn

Quá trình thực hiện theo tuần tự sau: đầu tiên người ta kết đông sản phẩm xuống khoảng -200C, sau đó rút nước ra sản phẩm bằng cách thăng hoa các tinh thể nước hoá đá trong sản phẩm nhờ hút chân không cao

2.Các hương há làm lạnh nh n tạo

Làm lạnh bằng quá trình biến đổi pha:

Trong quá trình biến đổi pha của vật chất có xảy ra hiện tượng tỏa nhiệt, thu nhiệt Trong kỹ thuật lạnh người ta sử dụng các hiện tượng này để làm lạnh là tỏa nhiệt ngưng tụ ở dàn nóng và bay hơi làm lạnh ở dàn lạnh

Làm lạnh bằng quá trình giản nở đoạn nhiệt:

Khi 1 chất lỏng hay 1 chất khí thực hiện 1 quá trình giản nở thì áp suất sẽ bị giảm kèm theo hiện tượng giảm nhiệt độ.( trong điều kiện không có sự trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh) Ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển ngành lạnh, người ta dùng xylanh giãn nở thay vì dùng van tiết lưu

Làm lạnh bằng hiệu ứng tiết lưu:

Khi 1 chất khí hoặc lỏng thực hiện quá trình tiết lưu bằng cách bị dẫn qua 1 cửa nghẽn hoặc 1 khe hở nhỏ thì áp suất và nhiệt độ sẽ bị giảm và có khả năng sinh lạnh, người ta áp dụng hiệu ứng này để làm van tiết lưu hay cáp phục vụ cho kỹ thuật lạnh

Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy

Dẫn 1 dòng khí được nén lên áp suất cao đi vào 1 ống hình trụ theo phương tiếp tuyến Dòng khí chuyển động tạo thành dòng xoáy Do có chuyển động xoáy bên trong, ống sẽ phân làm 2 dòng, dòng phía ngoài chuyển động nhanh có nhiệt độ cao, dòng phía trong chuyển động chậm có nhiệt độ thấp, điều này được giải thích là do vận tốc ra cân bằng nên có xu hướng truyền năng lượng từ dòng trong

ra dòng ngoài

Làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện:

Cho dòng điện 1 chiều đi qua 2 miếng kim loại đặt tiếp giáp nhau thì tại 2 bề mặt tiếp giáp đó: 1 bề nóng lên và 1 bề lạnh đi Trong công nghiệp ngày nay, người

ta dùng những tấm kim loại có hệ số dẫn nhiệt lớn và các chất bán dẫn thích hợp Làm lạnh bằng hiệu ứng từ:

Khi cho 1 vật đặt trong 1 từ trường được cắt nạp theo 1 chu kỳ nhất định thì vật

đó sẽ sinh lạnh

* Trong thực tế, hiệu ứng tiết lưu và quá trình biến đổi pha được áp dụng để làm lạnh nhiều nhất

– Đường song song với trục hoành : Đường đẳng nhiệt ( T = const )

– Trong vùng bảo hòa ẩm : Đường đẳng áp P = const trùng với đường đẳng nhiệt nhưng khi ra vùng hơi quá nhiệt thì bị chếch lên trên

– Đường lỏng bảo hòa có độ khô x = 0

– Đường hơi bảo hòa khô có độ khô x = 1

– Trong vùng bảo hòa ẩm, đường Enthanpy không đổi i = const gần như song song với đường hơi bảo hòa khô

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật?

Câu 2: Hãy nêu các phương pháp làm lạnh nhân tạo?

 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 3

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c há n ệ về ỹ thuật Nh ệt-Lạnh và các quá trình

n uy n ý à v ệc củ áy ạnh và các quy uật truyền nh ệt n chun ,

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp:

+ Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ

BÀI 4 MÔI CHẤT LẠNH VÀ CHẤT TẢI LẠNH

Mục tiêu:

-Trình bày được các kiến thức cơ sở về máy và hệ thống lạnh

-Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thu

Nội dung chính:

1.Các môi chất và chất tải lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh

1 1.Các môi chất lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh

a N ớc ( H 2 O )

C) cho nên nước chỉ được sử dụng trong các thiết bị điều hòa không khí, bảo quản lạnh rau quả, có yêu cầu làm lạnh ở nhiệt độ dương

lỏng ra còn có thể sử dụng không khí làm chất tải lạnh

b N ớc uố N C

Cách pha: Cứ 23 Kg muối pha với 77 lít nước

Điểm K gọi là điểm cùng tinh nghĩa là tại đó dung dịch nước muối (NaCl) đông đặc hoàn toàn

C

Thông thường, nhiệt độ đông đặc của dung dịch nước muối thường sâu

dùng nước muối NaCl làm chất tải lạnh

c N ớc uố C C 2

Cách pha: cứ 30 kg muối pha với 70 lít nước

Dung dịch nước muối CaCl2 là 1 chất ăn mòn kim loại rất mạnh cho nên phải giữ độ PH từ 7 - 8,5 để giảm bớt sự ăn mòn

1.2 Các chất tải lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh

“ Là môi chất trung gian, lấy nhiệt từ các vật thể cần làm lạnh, truyền lại cho tác nhân lạnh Chất tải lạnh còn gọi là môi chất lạnh thứ cấp để phân biệt với môi chất lạnh sơ cấp là môi chất tuần hoàn trong máy lạnh”

Chất tải lạnh:

chất lỏng hay chất khí dùng trong các thiết bị lạnh làm chất trung gian, nhận nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh để chuyển tải tới môi chất làm lạnh sôi trong bình bốc hơi CTL được sử dụng trong những trường hợp khó sử dụng trực tiếp

hưởng không tốt đến môi trường và sản phẩm bảo quản; khi có nhiều hộ tiêu thụ lạnh hoặc ở xa nơi cung cấp lạnh Yêu cầu đối với CTL: điểm đông đặc phải thấp, độ nhớt không lớn, nhiệt dung và độ dẫn nhiệt cao, không độc hại, có tính chống nổ, không ăn mòn thiết bị, vv Thường CTL được dùng dưới dạng dung dịch nước của các muối, vd natri clorua NaCl (đối với nhiệt độ đến –

15 oC); magie clorua MgCl2(đến –27 oC); canxi clorua CaCl2 (đến –

45 oC) Trong các thiết bị nhiệt độ thấp, người ta dùng chất chống đông và freon, vd dung dịch nước propilenglicol (đến–47 oC), etilenglicol (đến –

60 oC); freon –30 (đến –90 oC); freon –11 (đến –100 oC) Đối với nhiệt độ trên

0 oC, nước là CTL lí tưởng thường được dùng trong việc điều hoà nhiệt độ không khí Tuy nhiên, các CTL thuộc họ CFC cloflorocacbon (fucan, vv.) có xu thế bị thay thế bởi các chất khác vì có tác hại tới tầng ozon

2.Bài tậ về môi chất lạnh và chất tải lạnh

2.1.Bài tậ về môi chất lạnh

2.2.Bài tậ về chất tải lạnh

Câu 1: Hãy nêu các môi chất và chất tải lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh?

 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 4