Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh (Nghề: Kỹ thuật lạnh) - Trường TCN Kỹ thuật công nghệ Hùng Vương

Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh cung cấp cho người học những kiến thức như: Lịch sử phát triển và ý nghĩa kinh tế của ngành kỹ thuật lạnh; Các phương pháp làm lạnh nhân tạo; Môi chất lạnh, chất tải lạnh và dầu bôi trơn; Các chu trình lạnh cơ bản của máy nén hơi; Vật liệu kỹ thuật lạnh. Mời các bạn cùng tham khảo!

Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh Chương I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ Ý NGHĨA KINH TẾ CỦA NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH I Lịch sử phát triển kỹ thuật lạnh: _ Con người biết làm lạnh sử dụng lạnh cách lâu, ngành khảo cổ học phát hang động mạch nước ngầm có nhiệt độ thấp, chảy qua dùng để chứa thực phẩm lương thực từ 5000 năm trước, trải qua hàng ngàn năm ngành kỹ thuật lạnh có bước phát triển đáng kể _ Nói cách xác, ngành kỹ thuật lạnh đại bắt đầu phải kể từ giáo sư Block tìm nhiệt ẩn hóa nhiệt ẩn nóng chảy vào năm 1761  1764, từ người biết làm lạnh cách cho bay chất lỏng áp suất thấp Kể từ số nhà bác học phát triển ngành kỹ thuật lạnh hoàn hảo tạo hệ thống lạnh hoàn chỉnh II Ý nghĩa kinh tế ngành kỹ thuật lạnh: 1/ Ứng dụng lạnh bảo quản thực phẩm: _ Lĩnh vực ứng dụng quan trọng kỹ thuật lạnh bảo quản thực phẩm Thực phẩm loại rau, quả, thịt, cá, sữa… thức ăn để bị ôi, thiu vi khuẩn gây số phản ứng oxy hóa gây Nhưng nhiệt độ thấp vi sinh vật ngừng hoạt động, chết, ngồi nhiệt độ thấp làm cho q trình oxy hóa sản phẩm khơng xảy Vì giữ thực phẩm trạng thái ban đầu _ Hiện người ta ứng dụng kỹ thuật lạnh vào y học để lưu trữ gen… Nói chung ngành kỹ thuật lạnh ứng dụng công nghệ thực phẩm quan trọng việc sản xuất chế biến, bảo quản nguyên liệu, sản phẩm lúc thu mua lúc tiêu thụ 2/ Sấy thăng hoa: Q trình sấy làm đơng lạnh t0 = -200C hút chân không nên sấy thăng hoa phương pháp đại không làm giảm chất lượng thực phẩm, nước rút gần hoàn toàn 3/ Ứng dụng lạnh cơng nghiệp hóa chất: Trong cơng nghiệp hóa chất cần hóa lỏng dạng khí Clo, amoniac, CO2, SO2, HCl…thì cần phải hạ nhiệt độ xuống thấp, cộng với cơng nghệ dầu khí kỹ thuật lạnh ứng dụng tinh luyện, để tách chất khí hydrocacbon thành thành phần tinh khiết để sử dụng cho mục đích khác 4/ Ứng dụng việc điều hịa khơng khí Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh Trong mơi trường làm việc người cần phải tạo mơi trường thích hợp có nhiệt độ độ ẩm tương đối ổn định, nhiệt độ thích hợp t = (18 – 26)0C độ ẩm thích hợp  = (65 – 80 )% , người làm việc môi trường suất lao động nâng cao, sản phẩm tạo có chất lượng tốt, giảm tối thiểu chi phí phế phẩm, tăng doanh thu, tạo đà phát triển cho kinh tế , để có mơi trường cần phải có hệ thống lạnh điều hòa nhiệt độ, hệ thống lạnh điều hòa trung tâm, …v.v Thơng thường kỹ thuật điều hịa khơng khí sử dụng nhiều lĩnh vực lao động sản xuất, khu thương mại, bệnh viện, ngồi cịn sử dụng việc bảo quản máy móc thiết bị, bảo dưững, bảo trì cơng nghiệp…v.v 5/ Ứng dụng việc tạo chất siêu dẫn Trong kỹ thuật bán dẫn siêu dẫn ta hạ thấp nhiệt độ, nhiệt độ có độ âm sâu điện trở chất bán dẫn đặc biệt tiến đến không trở thành chất siêu dẫn, tổn thất lượng điện đương dây xem khơng (vì nhỏ) Lợi dụng tính chất ngưởi ta tạo chất siêu dẫn Theo định luật Heck : S (T )  lim T   R(T )  lim R  Như :P  T 0 T 0 6/ Ứng dụng sinh học Trong công nghệ sinh học công nghệ tế bào, công nghệ gen người ta ứng dụng nhiệt độ lạnh sâu từ (-70  -90)0C để bảo quản bảo tồn gen (đặc biệt gen người số loại động vật, thực vật quý hiếm) phục vụ cho trình nghiên cứu ngành cơng nghệ sinh học lai tạo giống, thụ tinh nhân tạo trình phân tích…v.v 7/ Ứng dụng số lĩnh vực khác Trong thể thao làm sân trượt băng nghệ thuật, kỹ thuật đo, tự động số ứng dụng khác…v.v Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật laïnh Chương II CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH NHÂN TẠO I Phương pháp bay khuyếch tán: _ Khi ta phun nước liên tục vào khơng khí khơ có nhiệt độ nước bay khuyếch tán vào không khí, lúc độ ẩm khơng khí tăng lên, phần nhiệt lượng khơng khí tạo thành nhiệt ẩn ẩn vào bên lượng nước phun vào kết làm cho khơng khí giảm nhiệt độ, khơng khí thay đổi trạng thái từ (1) đến (2) theo đường đẳng entalpi, làm cho độ ẩm () không khí tăng, nhiệt lượng khơng khí giảm xuống Trong : t, h h : Entalpi d : độ chứa t1 : nhiệt độ khô t2 : nhiệt độ ướt ts : nhiệt độ đọng sương 1 h1 t1  =100% t2 ts 1350 d d1 d2 d Hình 2.1: Đồ thị h – d : khơng khí ẩm II Phương pháp hịa trộn lạnh: Cách 2000 năm người Trung Quốc An Độ biết làm lạnh cách hòa trộn muối vào nước theo tỷ lệ định thu dung dịch có nhiệt độ thấp Ví dụ: Nếu hòa trộn 31g NaNO3 vào 31g NH4Cl với 100g H2O nhiệt độ t0 = 100C hỗn hợp giảm nhiệt độ xuống đến –120C, ta lấy muối NaCl trộn vào nước nước đá ta thu hỗn hợp có nhiệt độ thấp nhiệt độ ban đầu III Phương pháp giãn nở có sinh cơng ngồi: Đây phương pháp làm lạnh nhân tạo quan trọng, máy nén lạnh làm việc theo nguyên lý giãn nở có sinh cơng gọi máy nén khí, phạm vi ứng dụng phương Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh pháp rộng Hệ thống máy lạnh nén khí gồm bốn thiết bị tổng quát: máy nén, bình làm mát, máy giãn nở, buồng lạnh, mơi chất lạnh khơng khí hay khí chu trình từ (1)(2)(3)(4) tạo thành chu trình khép kín Ngun tắc làm việc máy nén lạnh nén khí trình bày sau: qm T Pk = const Bình làm mát Máy giãn nở Tk Pn Pdn Buồng lạnh S2 S1 P0 = const T0 q0 q0 S1 Hình 2.2.Ngun lý làm việc máy lạnh nén khí S2 S (Entropi) Hình 2.3 Đồ thị T-S IV Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công – Hiệu ứng Jonle-thomson Tiết lưu khơng sinh ngoại cơng Có thể giãn nở khí khơng sinh ngoại cơng cách tiết lưu khí qua cấu tiết lưu từ áp suất cao P1 xuống áp xuất thấp P2 khơng có trao đổi nhiệt với mơi trường bên ngồi W1 (1) (2) W2 Hình 2.4.Cơ cấu tiết lưu Hiệu ứng Junlen-Thomson Vào năm cuối kỷ 19 Junlen-Thomson tìm hiệu ứng trình tiết lưu sau : Khi cho dịng mơi chất (khí thực) qua cấu tiết lưu Junlen-thomson phát độ biến thiên nhiệt độ theo áp suất nhóm khí thực khác thay đổi Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh theo chiều hướng khác Và Junlen-thomson gọi độ biến thiên nhiệt độ theo áp suất đại lượng i đại lượng biểu diễn theo phương trình sau:  v  T   v  T  p T i   P c' p Như trình tiết lưu thực có trường hợp xảy sau: + Nếu i > có nghĩa T = f(p) hàm đồng biến, sau q trình tiết lưu có áp suất giảm kéo theo nhiệt độ giảm Trong trường hợp cho nhóm khí thực môi chất lạnh sử dụng hệ thống lạnh + Nếu i < có nghĩa T = f(p) hàm nghịch biến, sau trình tiết lưu có áp suất giảm kéo theo nhiệt độ tăng Trong trường hợp cho nhóm môi chất sử dụng trường hợp đặc biệt + Nếu i = có nghĩa T = f(p) hàm có nghĩa nhiệt độ khơng thay đổi trình tiết lưu Trong trường hợp cho nhóm khí lý tưởng : Ta có pv = RT Từ ta suy ra:  v   p  Thay vào phương trình I ta được:  i  R    P P R T    v P   ' 0 c Điều hoàn toàn với khí lý tưởng i = P V Giãn nở khí ống khí Năm 1933 Ranque (Mỹ) mô tả hiệu ứng đặc biệt ống xoắn sau: Khi cho dịng khơng khí có P = 6atm t = 200C thổi tiếp tuyến với thành ống, vng góc với trục ống 12mm nhiệt độ thành ống tăng lên nhiệt độ tâm ống giảm xuống, đặt chắn sát dịng thổi tiếp tuyến có đường Nóng Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang Lạnh Miệng thổi Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh Hình 2.5.Mơ hình ống xoắn Hình 2.6.mặt cắt ngang ống xoắn ống kính lỗ d 2,5% có nhiều nhược điểm hơn, _ Cũng thận trọng với NH3, _ Không sử dụng cho nước muối Crôm, Niken Dùng để bảo vệ bề mặt để Sử dụng cho tất môi tinh luyện, thành phần chất lạnh thép gang đúc Magiê, Là thành phần hợp Không sử dụng cho môi Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 50 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh kẽm kim kẽm Kẽm dùng để bảo vệ chất lạnh Frêon NH3 bề mặt Thiếc Là thành phần hợp Không sử dụng cho NH3 kim để bảo vệ bề mặt Chì _ Đệm kín Có thề xảy phản ứng với thành _ Là thành phần hợp kim phần Clo môi chất Frêon ổ đỡ ổ trượt Các môi chất lạnh Frêon không tác dụng với kim loại chế tạo máy, kể kim loại đen kim loại màu Ở khoảng nhiệt độ thấp, tính ăn mịn hóa học giảm tính chất khác sức bền cần phải đặc biệt thận trọng, khoảng – 400C Ở nhiệt độ thấp, độ bền kéo chảy tăng, khả giãn nở độ bền va đập giảm đáng kể Khi nhiệt độ giảm thép bị giòn nhanh, nhiên đồng nhơm lại khơng bị giịn Độ bền dai học 200 Nm2 a Biến dạng dẻo b Chuyển biến c Giòn Nhiệt độ cm 160 X12CrNi18,8 X8CrNiTi18,10 Thép 37 120 80 C15 X40MnCr22,4 Thép52 40 -200 -160 -120 -80 -40 t 00C 40 Hình 5.1 Sự phu thuộc độ bền dai va đập vào nhiệt độ Có ba dạng biến thiên khác nhau: a) Đường biến thiên đại cương chủng loại b) Độ bền va đập số loại thép c) Kết mẫu thử mối hàn Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 51 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh Đường loại vật liệu có độ bề dai va đập cao thấp, có mức giảm từ từ nhiệt độ đặn nhiệt độ giảm Đường biểu diễn kết thí nghiệm mối hàn thép cacbon: Đoạn a biến dạng dẻo, b đoạn chuyển biến c biến dạng giòn Bảng 17: Giới thiệu cụ thể độ bền dẻo va đập số vật liệu Vật liệu Độ bền dẻo va đập vật liệu kim loại nhiệt độ thấp , Nm/cm2 Nhiệt độ, 0C 20 -80 -120 -196 -253 Thép xây dụng thép 100 – 200 0,3 – 1,5 _ _ thấm Cacbon, Thép niken 5% Thép niken 36% Thép hợp kim cao austênit Đồng Đồng thau 110 _ _ 150 – 200 142 0,2 – 0,5 70 100 _ _ 80 150 – 200 160 – 205 155 40 – 80 140 – 160 _ 190 _ 195 195 120 60 100 _ 38 _ _ 130 170 200 – 250 140 – 180 125 Hợp kim đồng – niken – sắt 192 (CuNi10Fe) Hợp kim CuNi31Zn14 110 Nhôm (99,5%) 40 Hợp kim nhơm (AlMg3) 100 Thiếc Sn 60 Chì Pb 24 115 52 110 3,5 _ _ 45 Vật liệu phi kim loại Các vật liệu phi kim loại kỹ thuật lạnh thường dùng chủ yếu gồm: cao su, chất dẻo, amiăng, nhựa nhân tạo, thủy tinh gốm, chúng sử dụng làm đệm kín vật liệu cách điện Thủy tinh sử dụng làm kính quan sát, chất dẻo làm joăng màng Vật liệu cách điện động dây dẫn dạng tấm, bản, sợi, sơn Vật liệu phi kim loại dùng để cách nhiệt giới thiệu mục II 2.1 Độ bền hóa học Chỉ xuất khó khăn sử dụng vật liệu phi kim loại chất hữu vịng tuần hồn mơi chất lạnh frêon Các frêon hịa tan làm trương phồng đệm kín chất cách điện vật liệu hữu (bảng 19) Môi chất frêon kết hợp với dầu vịng tuần hồn làm tăng ảnh hưởng phản ứng môi chất frêon với chất hữu đàn hồi Bảng 19: Độ trương phồng chất dẻo mơi chất lạnh FRÊON Kí hiệu Cơng thức Cao Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh su Cao su tổng hợp Ghi Trang 52 Trường TCN KTCN Hùng Vương hóa học Khoa kỹ thuật lạnh tự nhiên (1) (2) (3) (0) Khơng thích hợp R40 CH3Cl 26 22 35 20 R30 CH2Cl2 34 37 52 26 // R20 CHCl3 45 43 54 32 // R10 CCl4 43 35 11 31 // R21 CHCl2F 34 28 48 49 Không thích hợp R22 CHClF2 2,5 26 Khơng thích hợp R23 CHF3 0,5 Thích hợp R11 CCl3F 23 17 21 Ít thích hợp R12 CCl2F2 R13 CClF3 1 0,5 Thích hợp R13B CBrF3 1 Thích hợp R113 C2Cl3F3 17 Thích hợp R114 C2Cl2F4 0 1,5 Thích hợp R115 C2ClF5 0 0 Thích hợp (1) _ Trùng hợp từ Clobutađien Các cặp có trương phồng (2) _ Trùng hợp từ butađien < 10 sử dụng acrylnitril < 20 > 10 hạn chế sử dụng (3) _ Trùng hợp từ butađien Styrol > 20 sử dụng Các vật liệu phi kim loại vô không tác dụng với môi chất lạnh Các chất vô tự nhiên thủy tinh gốm amiăng thường trộn với chất đàn hồi để làm đệm kín Nếu xét tồn diện tác động mơi trường lạnh lên vật liệu phải xét đến sản phẩm xuất vịng tuần hồn mơi chất lạnh ẩm, dầu bơi trơn, khơng khí loại bụi bẩn, cặn xỉ… chất phản ứng với tạo hóa chất ăn mịn khác: Bảng 20 giới thiệu mơ hình đơn giản q trình phản ứng xảy Ở hệ thống lạnh trung bình lớn: tạp chất thải ngồi phương pháp khác khó Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 53 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh thải chúng khỏi hệ thống lạnh kín (máy nén kín), việc làm hệ thống kín đặc biệt coi trọng 2.2 Các vật liệu cách nhiệt Cách nhiệt lạnh có nhiệm vụ hạn chế dịng nhiệt tổn thất từ ngịai mơi trường có nhiệt độ cao vào phịng lạnh có nhiệt độ thấp qua kết cấu bao che Độ dầy lớp cách nhiệt tính tốn theo hai điều kiện bản: _ Vách ngồi kết cấu bao che khơng đọng sương, _ Tổng chi phí cho đơn vị lạnh thấp Chi phí cho đơn vị lạnh gồm chi phí đầu tư va chi phí lạnh Cách nhiệt dầy, chi phí đầu tư cho cách nhiệt lớn chi phí lạnh giảm ngược lại, cách nhiệt mỏng, chi phí đầu tư giảm chi phí lạnh tổn thất lại lớn lên Yêu cầu vật lý cách nhiệt Một vật liệu lý tưởng phải có: _ Hệ số dẫn nhiệt nhỏ ( 0) _ Khối lượng riêng nhỏ, _ Độ thấm nước nhỏ, _ Độ bền học độ dẻo cao _ Bền nhiệt độ thấp khơng ăn mịn vật liệu xây dựng _ Không gây cháy dể cháy _ Khơng bắt mùi có mùi lạ _ Không gây nấm mốc phát sinh vi khuẩn, không bị chuột, sâu bọ đục phá _ Không độc hại sức khỏe người _ Không độc hại sản phẩm bảo quản làm biến chất sản phẩm bảo quản _ Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, lắp ráp, sửa chữa _ Gia công dễ dàng khơng địi hỏi bảo quản đặc biệt Trên thực tế khơng có vật liệu cách nhiệt lý tưởng Khi chọn vật liệu cách nhiệt, cần phải lợi dụng triệt để ưu điểm hạn chế đến mức thấp nhược điểm trường hợp ứng dụng cụ thể Đặc tính quan tọng vật liệu hệ số dẫn nhiệt phải nhỏ, hình ta thấy vật liệu cách nhiệt vật liệu phi kim loại vô hữu dạng xốp ngậm bọt khơng khí khác vật liệu có  nhỏ Hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt có tính chất gần giống phụ thuộc vào: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 54 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh - Khối lượng riêng; - Cấu trúc bột xốp (kiểu, độ lớn, cách xếp lỗ chứa khí, thành phần cấu tạo phần rắn mối quan hệ qua lại chúng); - Nhiệt độ; - Áp suất chất khí lỗ; - Độ ẩm độ khuếch tán nước khơng khí thời gian sử dụng; _ Khối lượng riêng vật liệu khối lượng đơn vị thể tích kể khoang rỗng chứa khơng khí, hệ số dẫn nhiệt vật liệu vơ hữu đặc lớn khơng khí chất khí, vật liệu xốp, thể tích rỗng chứa khí lớn, hệ số dẫn nhiệt nhỏ _ Hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt đặc trưng cho dịng nhiệt tổn thất qua vách bao che Khơng khí chất khí đứng im đạt hệ số dẫn nhiệt nhỏ thành phần đối lưu tiến tới không Để loại trừ thành phần truyền nhiệt đối lưu, phương pháp kích thước lỗ li ti chứa khí phải nhỏ _ Hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt giảm nhiệt độ giảm (hình 2) Riêng số kim loại tinh khiết đạt cực đại khỏang nhiệt độ 10  50K _ Chân khơng có khả cách nhiệt lý tưởng, nhiên khó thực chân khơng lỗ xốp vật liệu ẩm khơng khí ln ln khuyếch tán vào vật liệu Chỉ thực cách nhiệt chân khơng bình vỏ thủy tinh (phích nước, phích đá) thép (phích lưỡng tính, chai cr), chịu áp lực khơng khí chống khuếch tán nước khơng khí Hình 4.19 giới thiệu phụ thuộc hệ số dẫn nhiệt vào áp suất: Ap suất cách nhiệt hiệu nằm khoảng 0,1  1Pa, sau  giảm chậm Về chất khí chứa ngăn ta thấy khơng khí có hệ số dẫn nhiệt nhỏ  = 0,025 W/(mK) áp suất khí Đây hệ số dẫn nhiệt giới hạn mà vật liệu cách nhiệt xốp chứa khơng khí đạt Để tạo vật liệu có hệ số dẫn nhiệt nhỏ cần phải tìm chất khí có hệ số dẫn nhiệt nhỏ khơng khí Sử dụng vài loại frêon làm khí ngậm, số bọt xốp polyurethan đạt hệ số dẫn nhiệt nhỏ khơng khí Để tránh khuyếch tán nước khơng khí, loại bọt xốp thường bao phủ kim loại bị nhiễm ẩm, khả cách nhiệt giảm xuống rõ rệt cách nhiệt lạnh đôi cách ẩm Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 55 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh Các vật liệu cách nhiệt chất vô tự nhiên thường gia công trước sử dụng loại sợi khống (bơng thủy tinh, xỉ, gia công sản xuất từ việc nung chảy silicat) thủy tinh bọt, sợi amiăng sợi gốm Các vật liệu cách nhiệt từ chất hữu tự nhiên bấc lie, trấu, xơ dừa… Bấc lie ngày ý nghĩa ứng dụng, trái lại trấu lại nhiều sở nghiên cứu ứng dụng Hải sản Các vật liệu cách nhiệt từ chất hữu nhân tạo ngày sử dụng nhiều Chúng có tính chất cách nhiệt tốt, sản xuất với qui trình cơng nghệ ổn định chất lượng, kích thước, dễ dàng gia cơng, lắp ghép ứng dụng kinh tế Các vật liệu có ý nghĩa polystirol (stirơpo), polyurethan, polyêtylen, polyvinilclorit, nhựa phênol nhựa urê phocmađêhit Hiện polystirol polyurethan sử dụng rộng rãi để cách nhiệt cho buồng lạnh đến nhiệt độ –1800C Polystirol sản xuất cách nổ hạt chất sinh gia nhiệt nhiệt độ 1000C Độ bền nén tương đối lớn, từ 0,1 đến 0,2 N/mm2 Giới hạn nhiệt độ sử dụng không 800C Thường bột polystirol bị cháy có loại khơng cháy trộn phụ gia chống cháy Polyurethan có ưu điểm lớn tạo bọt mà không cần gia nhiệt nên dễ dàng tạo bọt thể tích rỗng cách ẩm… Chính polyurethan sử dụng để cách nhiệt đường ống, tủ lạnh gia đình thương nghiệp, chế tạo cách nhiệt buồng lạnh ghép… kinh tế Chất sinh tạo bọt thường freôn R11 Độ bền nén, tính dễ cháy giống polystirol Tuy nhiên, hai loại vật liệu quan sát thấy co rút kích thước lạnh Sự co rút làm hở mối nối Sự co rút kích thước phụ thuộc vào khối lượng riêng bọt, khối lượng riêng nhỏ độ co ngót lớn Các thông số số vật liệu cách nhiệt giới thiệu bảng 22 số liệu xê dịch lên xuống ảnh hưởng qui trình sản xuất, đặc biệt thay đổi khối lượng cúng hình biểu diễn phụ thuộc hệ số dẫn nhiệt vào nhiệt độ thấp số vật liệu cách nhiệt Bảng 22: Tính chất số vật liệu cách nhiệt Vật liệu , kg/m3 , W/mK’ 1) 2) nén, N/cm2 Bọt xốp polystirol Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh 10 – 60 0,03 – 0,04 tmax, C 40 – 150 Trang 56 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh Bọt xốp polyurethan 3) 30 – 50 0,023 – 0,03 30 – 60 Bọt xốp nhựa urê 10 – 15 0,035 1,5 – 3,5 10 – 25 80 Bọt xốp PVC 40 – 60 0,03 – 0,04 150 – 300 15 – 30 120 Bọt xốp nhựa phênon 30 – 60 0,035 – 0,04 30 – 50 120 Bọt thủy tinh 130 – 150 0, 05 – 0,06  30 – 50 70 Lie 150 – 350 0,04 – 0,05 – 20 20 – 40 150 Các loại sợi khoáng 20 – 250 0,035 – 0,05 1–7 70 430 0,033 3000 – – Bọt polyêtylen 35 Bột perlit 35 – 100 0,03 – 0,05 Bột alrosil 60 – 80 0,023 – 0,03 Alfol nhiều lớp 1–8 0,035 – 0,05 Wellit nhiều lớp 40 – 100 0,04 – 0,06 25 đến 35 110 1)  hệ số trở ẩm ; =  vật liệu hồn tồn khơng thấm ẩm 2) Độ bền nén 3) Chất sinh khí R11 2.3 Vật liệu hút ẩm Tác dụng hút ẩm dựa ba nguyên tắc sau: 1) Liên kết học gọi hấp phụ 2) Liên kết hóa học gọi hấp thụ để tạo tinh thể ngậm nước hydrat 3) Phản ứng hóa học tạo chất _ Các vật liệu hút ẩm dựa liên kết học sử dụng chủ yếu hệ thống lạnh gồm Silicagel SiO2, đất sét hoạt tính Al2O3 rây phân tử zêơlit silcat nhôm natri, kali canxi Khả hấp thụ ẩm vật liệu hút ẩm phụ thuộc chủ yếu vào lực hút bề mặt vật liệu, diện tích bề mặt, số cỡ lỗ li ti bề mặt vật liệu, áp suất riêng phần nước Ngoài nước, chất hút ẩm cần hút loại tạp chất có hại bazơ, axit hình thành vịng tuần hồn mơi chất vận hành hệ thống Diện tích bề mặt vật liệu tổng diện tích bên lỗ nhỏ li ti vật liệu Những lỗ nhỏ li ti có khả giữ phân tử nước lại nhờ lực liên kết, lại phân tử lớn môi chất lạnh dầu bôi trơn qua Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 57 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh cách dễ dàng Thí dụ: lỗ li ti zêơlit dùng máy lạnh có đường kính khoảng A0 (1 A0 = 10-10 m = 0,1 nm), hấp phụ phân tử nước (đường kính 2,7 A0), khí cacbonic (2,8 A0), nitơ (3,0 A0) Clo Các mơi chất lạnh frn dầu bơi trơn có đường kính phân tử lớn nên khơng bị hấp phụ Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến khả hấp phụ Silicagel giảm khả hấp phụ từ nhiệt độ (40  50)0C, nên khơng bố trí phin sấy Silicagel gần thiết bị có nhiệt độ cao máy nén, dàn ngưng, bình chứa Tái sinh Silicagel nhiệt độ (120  200)0C 12h Khả hấp phụ zêơlit ảnh hưởng nhiệt độ Khả hút ẩm lớn gấp năm lần Silicagel nên ngày có ý nghĩa quan trọng kỹ thuật lạnh Phin sấy zêơlit lắp đặt cạnh máy nén, dàn ngưng bình chứa cao áp Tái sinh zêôlit nhiệt độ (420  500)0C Tuy nhiên, theo nhiều kết nghiên cứu, hạt Silicagel zêôlit sử dụng hệ thống lạnh khơng thể tái sinh bị bám bẩn bị màng dầu bao phủ Mọi cố gắng tái sinh cách gia nhiệt gây thêm trục trặc hệ thống hạt hút ẩm bị phân rã Khi sửa chữa hệ thống lạnh, thiết phải thay hạt chống ẩm phin sấy lọc tái sinh phin sấy cũ Hiện người ta chế tạo loại zêơlit có diện tích bề mặt lớn (đến 800m2/gam) với kích thước lỗ li ti hồn tồn thống Zêơlit dùng hệ thống lạnh có công thức Na12(AlO2)12 (SiO2)12 ký hiệu 4A A4, có cỡ đường kính lỗ 4Ao , đặc biệt dùng cho môi chất lạnh R12 R22, lắp đường lỏng từ bình chứa đến van tiết lưu Khi thay Na Kali canxi chế tạo zêơlit đường kính lỗ từ đến 9Ao theo đăng ký phát minh CHDC Đức cũ, zêôlit AR, đường kính lỗ 3Ao, có khả hút ẩm tốt loại 4A hệ thống lạnh R22 Silicagel SiO2 dạng xốp khơng định hình, kích thước lỗ khơng cố định, diện tích riêng bề mặt khoảng 500m2/gam Đất sét hoạt tính, có cấu trúc tương tự, có khả hút ẩm loại axít, bazơ Đất sét hoạt tính nghiên cứu ứng dụng hệ thống để chống ẩm Các chất hấp thụ ẩm, nhờ liên kết hóa học có ý nghĩa kỹ thuật lạnh, chủ yếu gồm sumphat canxi, Clorit canxi perclorat magiê (CaSO4, CaCl2 Mg(ClO4)2) Nên hạn chế sử dụng chất đặc biệt CaCl khơng thích hợp với mơi chất lạnh Nếu sử dụng, khơng nên bố trí đường lỏng Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 58 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh _ Các chấy hấp thụ nhờ phản ứng hóa học với nước hồn tồn không sử dụng cho hệ thống lạnh hiệu khử ẩm cao Các vật liệu hút ẩm loại vơi sống oxít canxi CaO, oxít bari BaO, penơxit phơtpho P 2O5 hệ thống lạnh tạo loại axít bazơ gây ăn mịn bề mặt thiết bị, làm lão hóa dầu, phân hủy môi chất lạnh, phá sơn cách điện làm chập dây dẫn điện nên không sử dụng Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 59 Trường TCN KTCN Hùng Vương Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Khoa kỹ thuật lạnh Trang 60 Trường TCN KTCN Hùng Vương Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Khoa kỹ thuật lạnh Trang 61 Trường TCN KTCN Hùng Vương Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Khoa kỹ thuật lạnh Trang 62 Trường TCN KTCN Hùng Vương Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Khoa kỹ thuật lạnh Trang 63 hút ẩm; Van tiết lưu Dàn bay hơi; Trường TCN KTCN Hùng Vương Đường ống hút Bảng chuyển đổi đơn vị Đường ống đẩy1 p suất Bình tiêu psi = 6,89476 kPa = 6894,76 N/m âm in Hg = 3,38639 kPa 11 Bình1sấy khơ nối tiếp in H2O = 0,24908 kPa 12 Khơng khí lạnh ft H2O = 2,98896 kPa 13 Quạt1dàn bay 15 Buli1vàtonf/in2 = 15,4443 MPa ly hợp điện 5 từ bar = 10 N/m = 10 Pa 16 Khơng khí nóng1 at = 0,9807 Bar = 735,5 mmHg = 10 mH O Khoa kỹ thuật lạnh 2 kgf/cm = at = 98,0665 kPa = 10 mmAq mm Hg = torr = 133,322 Pa mmH2O = 9,80665 Pa 2 mmAq = kgf/m = 9,807 N/m Cơng suất HP = 0,7457 kW W = J/s Ton lạnh (US) = 12.000 Btu/h = 3,5169 kW Tonlanh (Japan) = 13.175 Btu/h = 3,86 kW Năng lượng kWh = 3600 kJ = 3412 Btu kCal = 4,187 kJ Btu = 1,05506 kJ = 0,25198 kCal Cal = 3,968 Btu ft.lbf = 1,35582 J Therm = 105,506 MJ kJ = kW.s Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 64 ... máy sản xuất nước đá t0C t0C -1 0 -1 0 Na Cl -2 0 -3 0 -2 0 -3 0 -4 0 -4 0 Ca Cl2 -5 0 -6 0 -5 0 -6 0 -7 0 Eta nol Mêtano l -8 0 -9 0 -1 00 -1 10 -1 20 -1 30 -1 40 Hình 3.1 Chọn chất tải lạnh 100 III Dầu bôi trơn 0... máy lạnh ISO VG Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 28 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh Chương IV CÁC CHU TRÌNH LẠNH CƠ BẢN CỦA MÁY NÉN HƠI I.CÁC CHU TRÌNH LẠNH MỘT CẤP NÉN 1.Chu trình. .. (1) Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh Trang 35 Trường TCN KTCN Hùng Vương Khoa kỹ thuật lạnh - Quá trình 1? ?-1 : trình nhiệt, làm nhiệt độ môi chất sau khỏi thiết bị bay tăng lên trước máy nén hút về, trình