Chng 1 Chương 2 VẬT LIỆU LẠNH 2 1 Môi chất lạnh 2 1 1 Yêu cầu đối với môi chất lạnh a Yêu cầu về nhiệt động Có năng suất lạnh riêng thể tích và năng suất lạnh riêng khối lượng lớn Áp suất ngưng tụ khô.
Chương VẬT LIỆU LẠNH 2.1 Môi chất lạnh 2.1.1 Yêu cầu môi chất lạnh a Yêu cầu nhiệt động : - Có suất lạnh riêng thể tích suất lạnh riêng khối lượng lớn - Áp suất ngưng tụ không lớn - Áp suất sôi môi chất lạnh mong muốn cao áp suất khí - Tỷ số nén khơng q lớn - Ẩn nhiệt hoá phải lớn - Nhiệt độ đông đặc môi chất thấp, trọng lượng riêng, độ nhớt nhỏ b Yêu cầu hoá lý : - Dễ hoà tan nước - Hoà tan nhiều dầu bôi trơn để dễhồi dầu máy nén - Khơng ăn mịn vật liệu chế tạo máy thiết bị - Không cháy nổ , không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường c Yêu cầu sinh lý Không cháy nổ , không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường d Yêu cầu kinh tế Môi chất phải rẻ tiền, dễ kiếm , dễ vận chuyển bảo quản 2.1.2 Một Số Môi Chất Lạnh Thông Dụng a Môi chất NH3 ( Amoniac) - Đây môi chất vô đuợc sử dụng rộng rãi hệ thống lạnh làm nước đá công nghiệp - Nhiệt độ bay điều kiện tiêu chuẩn -33,350C - Có suất lạnh riêng thể tích suất lạnh riêng khối lượng lớn, hồ tan vơ hạn nước , khơng hồ tan dầu bơi trơn - Khơng ăn mịn kim loại đen phi kim loại , ăn mòn đồng hợp kim đồng - Là khí khơng màu , có mùi khai, gây độc hại với mơi trường ngưịi [Sdũny ivtig áp JU.Í1 hili (im Rai vs kí]7 [Nlrp b Mơi chất Freon 12 - Ký hiệu thương mại môi chất R12, công thức hoá học CCl2F2 Là dẫn suất halogen mêtan Môi chất bị cấm sử dụng giới có tính phá huỷ ozone khí gây hiệu ứng nhà kính làm nóng địa cầu - Đây loại mơi chất an tồn, không cháy nổ, không độc hại với thể sống điều kiện thường gặp nhiệt độ cao (550 6000 C) cháy phân huỷ thành phosgen độc - Nó chủ yếu sử dụng máy lạnh dân dụng có suất lạnh riêng nhỏ - Khơng ăn mịn vật liệu, khơng dẫn điện, khơng hồ tan nước, hồ tan phần dầu bơi trơn - Có tinh lưu động thẩm thấu cao dễ bị dò rỉ - Nhiệt độ bay điều kiện tiêu chuẩn - 29,8 0C , áp suất ngưng tụ trung bình - Hiện nay, để thay cho môi chất người ta dùng môi chất R134a c Môi chất Freon 22 - Ký hiệu thương mại môi chất R22, cơng thức hố học CHClF2 Là dẫn suất halogen metan phân tử có nguyên tử clo nên khả phá huỷ môi trường không R12, nhiên môi chất bị cấm việc tìm mơi chất thay gặp nhiều khó khăn - Đây loại mơi chất an tồn, khơng cháy nổ, khơng độc hại với thể sống điều kiện thường gặp nhiệt độ cao (550 6000 C) cháy phân huỷ thành phosgen độc - Nó chủ yếu sử dụng máy lạnh dân dụng có suất lạnh riêng nhỏ, máy điều hồ khơng khí có cơng suất trung bình máy lạnh công nghiệp khác - Nhiệt độ bay tiêu chuẩn -40,8 0C, tính chất nhiệt động tốt so với R12 - Hồ tan dầu bơi trơn, khơng hồ tan nước, khơng ăn mịn kim loại, hợp kim phi kim d Môi chất Freon 134a - Ký hiệu thương mại môi chất R134a, môi chất tương đối thân thiện với môi trường dùng để thay cho môi chất R12 - Môi chất có tính chất tương đồng với R12 , suất lạnh tương đương - Nhiệt độ bay tiêu chuẩn - 26,30C, cao so với R12 - Khi máy lạnh sử dụng môi chất R12 mà chuyển qua sử dụng R134a cần thay đổi số phụ kiện thiết bị dầu bơi trơn, vịng đệm kín cao su, phin sấy lọc, kể dụng cụ loại đồng hồ gas, đèn thử xì 2.2 Chất tải lạnh 2.2.1 Định nghĩa Chất tải lạnh môi chất trung gian, nhận nhiệt đối tượng cần làm lạnh chuyển tới thiết bị bay cấp cho mơi chất lạnh Chất tải lạnh cịn gọi môi chất lạnh thứ cấp 2.2.2 Các yêu cầu chất tải lạnh Giống môi chất lạnh, chất tải lạnh lý tưởng cần có tính chất sau đây: a Tính chất hố học - Khơng ăn mịn thiết bị - Bền vững, khơng phân hủy phạm vi làm việc b Tính chất vật lý - Nhiệt độ đông đặc phải thấp nhiệt độ bay môi chất lạnh 5oC - Nhiệt độ sơi áp suất khí phải cao để dừng máy, nhiệt độ chất tải lạnh nâng lên nhiệt độ mơi trường chất tải lạnh khơng bị bay - Hệ số dẫn nhiệt trao đổi nhiệt phải lớn - Nhiệt dung riêng lớn tốt - Độ nhớt khối lượng nhỏ tốt giảm tổn thất thủy lực c Tính chất sinh lý - Khơng độc hại với người thể sống - Không tác động xấu đến thực phẩm d Tính kinh tế - Phải rẻ tiền, dể kiếm, dễ vận chuyển bảo quản e Tính an tồn cháy nổ - Khơng gây cháy nổ - Không làm ô nhiểm môi trường 2.2.3 Các chất tải lạnh thường dùng a Nước - Nước chất tải lạnh lý tưởng, đáp ứng hầu hết yêu cầu nêu - Nhược điểm đông đặc 0oC b Dung dịch nước muối NaCl - Đáp ứng đầy đủ yêu cầu Nhược điểm chủ yếu ăn mòn kim loại hệ thống lưu chuyển môi chất tải lạnh c Dung dịch nước muối CaCl2 - Có tính chất gần giống NaCl khó tìm 2.3 Dầu bơi trơn 2.3.1 Đại cương a.Nhiệm vụ dầu bôi trơn Dầu bôi trơn sử dụng hệ thống lạnh có máy nén có nhiệm vụ chủ yếu là: - Bôi trơn chi tiết chuyển động máy nén, bề mặt ma sát, giảm ma sát tổn thất ma sát gây Riêng máy nén máy giãn nở, nhiệt độ giảm đột ngột dầu bị đông cứng - Làm nhiệm vụ tải nhiệt từ bề mặt ma sát piston, xi lanh, ổ bi, ổ bạc, vỏ máy để toả môi trường, đảm bảo nhiệt độ vị trí khơng q cao - Chống rị rỉ mơi chất cho cụm bịt kín đệm kín cổ trục - Giữ kín khoang nén máy nén trục vít b Yêu cầu dầu bôi trơn Dầu bôi trơn nằm máy nén, dầu tham gia vào vịng tuần hồn mơi chất lạnh, qua tất thiết bị phụ hệ thống Chính dầu kỹ thuật lạnh có u cầu khắt khe: - Có đặc tính chống mài mịn chống sây sát bề mặt tốt - Có độ nhớt thích hợp đảm bảo bơi trơn chi tiết - Có độ tinh khiết cao, khơng chứa thành phần có hại hệ thống lạnh ẩm, axit, lưu huỳnh, không hút ẩm - Nhiệt độ bốc cháy phải cao, cao nhiều so với nhiệt độ cuối q trình nén - Nhiệt độ đơng đặc phải thấp, thấp nhiều so với nhiệt độ sau tiết lưu dàn bay - Nhiệt độ lưu động phải thấp nhiệt độ bay để đảm bảo tuần hoàn hệ thống hồi dầu dễ dàng máy nén - Không tạo lớp trở nhiệt bề mặt trao đổi nhiệt, trường hợp dầu phải hoà tan hoàn tồn vào mơi chất - Khơng làm giảm nhiệt độ bay qua làm giảm suất lạnh, trường hợp dầu khơng hồ tan vào mơi chất lạnh - Khơng dẫn điện, có độ cách điện cao pha pha lỏng đặc biệt cho hệ thống lạnh kín nửa kín - Không gây cháy nổ - Không phân huỷ phạm vi nhiệt độ vận hành (thường từ -60 đến 1500C, đặc biệt cho máy ghép tầng đến 800C chí - 1100C) - Khơng tác dụng với mơi chất lạnh, với vật liệu chế tạo máy vô hữu cơ, dây điện, sơn cách điện dây động với vật liệu hút ẩm để tạo sản phẩm có hại hệ thống lạnh, có hại cho động máy nén - Tuổi thọ cao bền vững, đặc biệt hệ thống lạnh kín, làm việc liên tục 20 đến 25 năm ngang với tuổi thọ block tủ lạnh - Phải không độc hại - Phải rẻ tiền dễ kiếm Trong thực tế, tất nhiên khơng tìm dầu bơi trơn lý tưởng đáp ứng đầy đủ u cầu trên, tìm loại dầu ứng dụng cho loại cụ thể để phát huy ưu điểm hay khắc phục nhược điểm c Phân loại Dầu bơi trơn chia thành hai nhóm dầu khống dầu tổng hợp, ngồi cịn có nhóm phụ dầu khống có phụ gia tổng hợp - Dầu khống: Khơng có cơng thức cố định mà hỗn hợp nhiều thành phần gốc hydrocacbon từ dầu mỏ Hiện sử dụng rộng rãi hệ thống lạnh - Dầu tổng hợp: Được sản xuất từ chất khác nhau, loại este, silicol, polyclycol dầu tổng hợp gốc hydrocacbon, so với dầu khống có độ bơi trơn tốt hỗn hợp với môi chất lạnh, nhiệt độ đơng đặc thấp hơn, mài mịn thấp giá thành cao - Dầu khống có phụ gia tổng hợp: Để cải thiện số tính chất dầu khoáng người ta cho thêm vào chất phụ gia Ví dụ: để tăng độ nhớt, chống ơxy hố, chống tượng sủi bọt, hạ nhiệt độ đơng đặc, tăng nhiệt độ bốc cháy thực tế sử dụng hỗn hợp dầu khống dầu tổng hợp phải thận trọng phải thử nghiệm trước Đã có trường hợp bổ sung dầu bơi trơn loại khác vào gây trục trặc nghiêm trọng toàn hệ thống bôi trơn dẫn đến cháy động 2.3.2 Một số tính chất dầu bơi trơn a Độ nhớt: Là thông số quan trọng định việc bôi trơn, giảm tổn thất ma sát, độ mài mịn thiết bị, tăng cường độ kín cho cụm bịt đầu trục, cho đệm kín, khoang hút nén máy nén trục vít Để bơi trơn bình thường cho máy nén đại có tốc độ cao, độ nhớt dầu 1000C không nhỏ ^ 7mm2/s máy làm việc với cường độ cao độ nhớt phải đạt + 10mm2/s Độ nhớt dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhiệt độ hoà tan dầu vào máy lạnh, áp suất làm việc phụ thuộc vào gốc dầu b Khối lượng riêng: nằm khoảng 0,87 đến 1,01g/cm3 phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất hàm lượng cacbuahydro thơm, khối lượng riêng dầu ảnh hưởng đến làm việc hệ thống c Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ lưu động: Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ dầu hoá đặc, nhiệt độ lưu động nhiệt độ dầu cịn có khả lưu động thiết bị đường ống đảm bảo vòng tuần hoàn, thường nhiệt động lưu động cao nhiệt độ đông đặc từ đến 0C Nhiệt độ đông đặc dầu giảm tăng hàm lượng napten, giảm cacbuahydro thơm parafin, nhiệt độ đông đặc dầu khoáng độ nhớt giảm d Nhiệt độ bốc cháy: Phụ thuộc vào có mặt nhóm dễ bay dầu Yêu cầu nhiệt độ bốc cháy 160 đến 180 0C trở lên Dầu cháy hệ thống lạnh nhiệt độ bốc cháy cao chứng tỏ ổn định dầu cao e Độ acid: Độ acid dầu hàm lượng KOH dầu tính miligam KOH gam dầu, yêu cầu không 0,03 đến 0,05mg KOH gam dầu độ acid thể qua độ PH Độ PH dầu lạnh 6,5; f Hàm lượng nước tính hút ẩm dầu: Nước hồ tan dầu nhiên dầu lạnh có tính hút ẩm, tính hút ẩm tăng nhiệt độ tăng, nước hồ tan dầu khống tốc độ hút bụi phụ thuộc vào loại dầu, nước dù cịn lại gây trục trặc hệ thống làm lão hoá dầu gây phản ứng vơi dầu mơi chất lạnh tạo chất ăn mịn có hại khác Trong thực tế nước dầu lạnh có khoảng 10 đến 60 phần triệu khối lượng theo lượng dầu nạp vào máy R12, R22, R502 Do dầu có tính hấp thụ nước cao nên phải thận trọng bảo quản dầu g Sức căng bề mặt: Ảnh hưởng đến chất lượng bơi trơn chống mài mịn chúng, phụ thuộc vào loại dầu, nhiệt độ, vào độ hồ tan, vào mơi chất lạnh h Điểm anilin: Được định nghĩa nhiệt độ tới hạn hoà tan dầu vào anilin để tạo dung dịch đồng Thực tế điểm anilin sử dụng để đánh giá hàm lượng hydro cacbua thơm, điểm anilin phụ thuộc vào phân tử lượng thành phần dầu, kỹ thuật lạnh điểm anilin dùng để định hướng đánh giá tính ổn định hồ tan dầu mơi chất lạnh i Hàm lượng asfat: Có dầu khoáng dầu hydro cacbua, thành phần có hại làm giảm chất lượng dầu tạo căn, giảm tính ổn định, lão hố, dầu lạnh tốt hàm lượng hắc ín khơng vượt q 0,3 -0,5% j Tính ổn định nhiệt: Đặc trưng cho khả bảo tồn tính chất hố học lý học dầu chống lại phá huỷ oxy hoá nhiệt độ cao, tính ổn định nhiệt thể qua nhiều tiêu như: hàm lượng hắc ín, asfal nhỏ, nhiệt độ bắt cháy cao, nhiệt độ sôi cao dầu parafin có tính ổn định nhiệt cao, để nâng cao người ta cho thêm vào chất phụ gia chống oxy hố k Hình dạng mầu sắc: Đặc trưng cho suốt không suốt quan sát qua lớp dầu định, dầu lạnh phải có độ suốt cao có keo chất lạ khác lơ lửng dầu Màu sắc dầu tiêu để đánh giá chất lượng dầu chất lượng cao phải có màu sáng sáng vàng Khi làm việc hệ thống lạnh ngày dầu sẫm lại đặc trưng cho oxy hoá thời gian sử dụng hệ thống l Sự sủi bọt: Là tiêu chuẩn đánh giá thích hợp dầu máy lạnh hệ thống kín nửa kín sủi bọt dầu làm cho máy làm việc nặng nề dầu lọt vào đường hút để vào xi lanh vào nhiều dễ gây ngập dịch Sự sủi bọt phụ thuộc vào chế độ làm việc máy độ hồ tan dầu vào mơi chất (độ hồ tan lớn sủi bọt nhiều) Người ta thử sủi bọt dầu tinh khiết cách thổi qua cầu có khoan nhiều lỗ ngâm dầu Giảm sủi bọt cách thêm phụ gia chống sủi bọt, nhiên phụ gia làm giảm chất lượng dầu hạn chế phụ gia mức thấp m Độ dẫn điện: Độ dẫn điện dầu tính chất quan trọng đánh giá chất lượng dầu, với máy kín nửa kín động nằm vỏ máy nên phải cách điện để đảm bảo động hoạt động an toàn, có tính cách điện cao nên dễ nhầm với dầu biến n Độ dẫn nhiệt: Hệ số dẫn nhiệt tương đối nhỏ bám bề mặt dầu trở thành cách nhiệt, hệ thống lạnh hệ số dẫn nhiệt lớn thuận lợi cho trình trao đổi nhiệt, nhiên khơng đóng vai trị quan hồ tan mơi chất lạnh dầu bôi trơn 2.3.4 Sử dụng dầu lạnh a Đại cương: Dầu lạnh phải đáp ứng đựơc yêu cầu nêu, chia làm hai loại, loại A cho NH3, loại B cho freon, loại B chia làm nhóm Bản sau giới thiệu phân loại dầu theo điều kiện ứng dụng chất lượng dầu Phân loại số dầu sản xuất Liên Xô cũ nước khác theo loại nhóm dầu giới thiệu bảng sau: PHÂN LOẠI DẦU THEO ĐIỀU KIỆN ỨNG DỤNG VÀ CHẤT LƯỢNG YÊU CẦU Loại B Nhóm I Nhóm II Nhóm III Nhóm IV Nhiệt độ sơi thấp môi chất lạnh Loại A -30 0C Các tiêu chuẩn R11, R12, R22, R502, R14 -40 0C R22, R502 -70 0C -1000C R13B1 R502 R13B1 R22 R13 Kiểu d ầu Dầu khoáng Dầu khoáng Hydrocacbua Dầu tổng hợp khoáng hydrocacbu a tổng hợp Dầu tổng hợp - Dầu có độ nhớt cao sử dụng cho nhiệt độ ngưng tụ cao nhiệt lớn máy nén - Dầu có độ nhớt thấp dùng cho nhiệt độ ngưng tụ thấp - Các dầu nhóm I sử dụng cho nhiệt độ sơi đến - 300C - Dầu nhóm II sử dụng cho máy lạnh cấp nhiệt độ thấp mơi chất R22 R502 - Dầu nhóm III sử dụng cho máy lạnh hai cấp nhiệt độ sôi thấp -550C, chủ yêu loại dầu hydro cacbua dầu tổng hợp - Dầu nhóm IV sử dụng cho tầng máy lạnh ghép tầng, môi chất lạnh R13, R13B1 R502 b Sử dụng dầu máy lạnh NH3 - Đặc điểm dầu hoà tan vào mơi chất lạnh amoniắc Khối lượng riêng dầu lớn amoniắc nên dầu dễ phân lớp đọng xuống phía Dầu phải cácte để bôi trơn máy nén nhiều nguyên nhân, dầu theo môi chất vào đường đẩy Nhiệt độ dầu đạt đến 130 : 1500C, nên phần dầu biến thành - Trên đường đẩy máy lạnh amơniắc người ta bố trí bình tách dầu để tách dầu khỏi dịng mơi chất Nhưng tách dầu có hiệu cao đạt đến 95% Phần dầu lại (chủ yếu dạng hơi) tiếp tục theo dịng mơi chất vào thiết bị ngưng tụ vào bình chứa qua van tiết lưu vào thiết bị bay Trong thiết bị này, dầu lặng đọng xuống phía Người ta phải bố trí bầu lắng dầu phía dứơi thiết bị định kì dầu đựơc xả máy nén bình chứa dầu Hệ thống lạnh amoniắc khơng bố trí cấu tuần hoàn dầu “tự động” hệ thống lạnh freon - Người ta nhận thấy rằng, phần dầu qua đựơc bình tách dầu để vào đến dàn bay phần đầu nhẹ Nếu phần không quay máy nén dầu cácte máy nén “nặng” dần, độ nhớt tăng lên Khi thử nghiệm dầu XA30 máy nén ^200, người ta thấy độ nhớt dầu tăng lên đến 55mm2/s Độ nhớt tăng tạo điều kiện tốt cho việc bôi trơn đótrong dầu tích tụ sản phẩm có hại phân huỷ, làm giảm độ tin cậy van hệ thống bôi trơn Dầu chuyển nhanh sang mầu đen đòi hỏi phải thay - Do mức độ nhiệt độ làm việc (nhiệt độ đầu đẩy) máy nén pittông amoniắc cao nên dầu amoniắc cần có độ ổn định nhiệt độ cao có mặt khơng khí, nước chất xúc tác kim loại - Nước hoà tan hoàn toàn amoniắc nước gây tác hại lớn hệ thống lạnh amoniắc nên hàm lượng nước dầu môi chất cần hạn chế đến mức thấp nhất, không vượt 0,2% khối lượng - Ở miền Bắc nước ta, hệ thống lạnh amoniắc sử dụng chủ yếu chủ yếu hai loại dầu khoáng XA 30 XA 35 c Sử dụng dầu máy lạnh freon - Trong máy lạnh frn R12 R22, tính hồ tan dầu mơi chất lạnh nên dầu tuần hồn với mơi chất lạnh Dầu từ máy nén theo đường đẩy vào thiết bị ngưng tụ, qua tiết lưu vào thiết bị bay Do nhiệt độ thiết bị máy bay thấp, độ nhớt tăng nên dầu khó hồi máy nén Để đảm bảo dầu máynén người ta phải có giải pháp đặc biệt (bẫy dầu) để đưa dầu trở lại máy nén trường hợp máy nén đặt cao thiết bị bay có đường ống lên trước máy nén Tất nhiên nhiệt độ bay phải cao nhiệt độ lưu động dầu - Dầu sử dụng máy nén kín nửa kín mơi chất frecơn có u cầu đặc biệt cao tính ổn định, hàm lượng axit, hàm lượng nứơc thánh phần có hại, dầu môi chất lạnh tiếp xúc trực tiếp với cuộn dây điện động máy nén - Nhiệt độ vận hành (nhiệt độ đầu đẩy, nhiệt độ cuộn dây điện lắp thân máy, dầu) lớn độ ổn định dầu hỗn hợp với mơi chất lạnh địi hỏi cao Ở nhiệt độ R12 dễ phân huỷ R22 Nhưng R22 làm việc điều kiện nhiệt độ cao đáng kể, nên dầu máy lạnh R22 đòi hỏi chất lượng cao hơn, độ tinh khiết lớn hàm lượng thành phần có hại nhỏ - Dầu bị giảm chất lượng phần lớn phản ứng hoá học làm cho thành phần dầu thay đổi, tăng tính axít Thành phần ẩm (hơi nước) hệ thống làm tăng nhanh tính axít dầu làm biến mầu (làm tối) dầu Trong máy lạnh dùng dầu khoáng cảm nhận thấy có mặt ẩm dễ dàng Bởi hệ thống lạnh freôn cần sấy cẩn thẩn khử ẩm trước nạp dầu môi chất lạnh vào hệ thống Sấy khử ẩm chi tiết hệ thống trước lắp ráp sau phải tiến hành sấy chân khơng tồn hệ thống nhiệt độ 50 70°C' sau lắp ráp Nhiệt độ sấy tăng đến khoảng 1000C nhiệt độ cách điện cuộn dây động máy nén chưa bị ảnh hưởng - Để đề phòng ẩm lọt vào hệ thống đường khác từ dầu, từ môi chất, từ cuộn dây động người ta phải bố trí phin sấy đường lỏng đường hệ thống lạnh Phin sấy dùng chất hút ẩm sikicagel zêolit - Hàm lượng ẩm, dầu lạnh hạn chế 1° đến 6° phần triệu khối lượng (ppm) Dầu trước nạp vào máy sấy chân không nhiệt độ 5°.7°°C - Dầu phẩm chất, có tính axít cao chất có hại ăn mịn cách điện, phá huỷ cuộn dây, làm chập mạch cuộn dây, làm số đệin môi dầu giảm, gây đánh lửa, phóng điện dẫn đến cháy động cơ, đặc biệt máy lạnh R22 - Dầu phẩm chất, có tính axít cao chất có hại ăn mịn cách điện, phá huỷ cuộn dây, làm chập mạch cuộn dây, làm số điện môi dầu giảm, gây đánh lửa, phóng điện dẫn đến cháy động cơ, đặc biệt máy lạnh R22 - Dầu phẩm chất dẫn đến ăn mòn kim loại, mạ đồng bề mặt thép - Dầu dùng hệ thống lạnh kín nửa kín có độ axít khơng vượt °,°°6 đến °,1mg KOH/g dầu - Dầu este dùng cho R134a 2.3.5 Ảnh hưởng tính hịa tan dầu mơi chất lạnh đến làm việc hệ thống lạnh a Làm giảm suất lạnh - Dầu hồ tan mơi chất lạnh làm giảm suất lạnh máy lạnh áp suất hút giảm - Ở nhiệt độ sôi, áp suất sôi môi chất lạnh tinh khiết cao áp suất sôi hỗn hợp môi chất với dầu Áp suất sơi giảm, thể tích riêng hút tăng khối lượng nén qua máy nén giảm Khối lượng môi chất lạnh bay thiết bị bay giảm nên suất lạnh giảm b Đặc tính khởi động máy nén - Khi hệ thống lạnh không hoạt động, đặc biệt hệ thống lạnh kín khơng có van chặn điện từ, mơi chất lạnh có xu hướng bị dầu cácte máy nén hấp thụ (do áp suất cân bão hoà nhỏ hơn) - Vào thời điểm khởi động máy, áp suất khống cácte giảm đột ngột, mơi chất lạnh sơi cácte, hạ nhiệt độ dầu cácte xuống thấp, có gần đến nhiệt độ bay Dầu bị sủi bọt mạnh Sự sủi bọt dầu phá vỡ làm việc hệ thống bôi trơn, lượng dầu theo môi chất tràn vào khoang hút làm cho máy nén làm việc nặng nề, dẫn tới va đập thuỷ lực nguy hiểm - Để giảm tính chất sủi bọt dầu dùng chất phụ gia Trong nhiều máy lạnh freôn, để tránh tượng mơi chất lạnh tích tụ vào cácte tượng sủi bọt khởi động, người ta bố trí sấy dầu điện trở Trước khởi động, dầu đựơc đốt nóng để phần lớn mơi chất lạnh khỏi dầu c Sự trao đổi nhiệt thiết bị - Dầu có hệ số dẫn nhiệt nhỏ nhiều so với môi chất lạnh Hỗn hợp dầu mơi chất lạnh có hệ số dẫn nhiệt thấp so với môi chất tinh khiết Nồng độ dầu môi chất cao, khả trao đổi nhiệt thiết bị giảm - Đặc biệt hệ thống lạnh mà mơi chất hồ tan hạn chế dầu, khả trao đổi nhiệt xấu Ở khoảng khơng hồ tan, dầu bị phân thành lớp, lên bề mặt lỏng môi chất, bám vào vách trao đổi nhiệt thiết bị, tạo màng trở nhiệt hạn chế khả trao đổi nhiệt đáng kể d Sự tuần hoàn dầu hệ thống - Sự hồ tan dầu với mơi chất lạnh tạo điều kiện thuận lợi cho hồi dầu máy nén Sự hồi dầu máy nén hoàn toàn tự động Để đảm bảo làm việc bình thường, khối lượng dầu khỏi máy nén phải khốilượng dầu hồi chế độ làm việc Trạng thái dầu phải gần giống trạng thái dầu để tránh tượng bay khoang máy nén tránh tựơng sủi bọt dầu cịn chứa q nhiều mơi chất lạnh hấp thụ - Khi sử dụng dầu có độ hào tan hạn chế cần đặc biệt ý đến thiết kề đường ống, tốc độ hơi, nhiệt độ bay hơi, nhiệt độ đông đặc lưu động, tránh đọng dầu lại thiết bị bay 2.4 Vật liệu cách nhiệt 2.4.1 Đại cương Do tính chất đặc biệt cách nhiệt lạnh, không gian mà hệ thống cần trì nhiệt độ nhỏ mơi trừơng xung quanh cần đựơc cách nhiệt gọi cách nhiệt lạnh Lý phải cách nhiệt lạnh: - Ln có dịng nhiệt từ mơi trừơng cao đến mơi trừơng thấp qua vách cách nhiệt, riêng cách nhiệt lạnh dịng nhiệt cịn có dịng ẩm chuyển động từ mơi trường có nhiệt độ cao tới mơi trường có nhiệt độ thấp Vì cách nhiệt có hai mục đích chính: + Hạn chế dịng nhiệt (hiệu kinh tế) + Tránh ngưng ẩm (hư hỏng vách) - Vật liệu cách nhiệt vật liệu đắt tiền chi phí từ 25 - 40% chi phí cơng trình làm giảm chi phí vận hành, ngược lại chi phí cách nhiệt nhỏ dẫn đến chi phí vận hành lớn, tăng giá thành sản phẩm Chiều dày cách nhiệt tối ưu chiều dày dẫn đến tổng chi phí cho sản phẩm - í dụ: - Cơng suất máy lạnh thải hết qv, nhiệt độ thấp tiêu tốn cho đơn vị nhiệt độ tăng từ khoảng +10 đến -100 0C tỷ số lượng công nén suất lạnh Iv/qv = 1/ & = 1v tỷ lệ thuận với C.At3, nhiệt độ tăng lên lần cơng nén tăng lần qv = T = Tw1 - T0 (qv : dòng nhiệt/đơn vị thể tích) Như điều kiện nhiệt độ ban đầu nhiều trường hợp số lượng vật liệu cách nhiệt bù cho chất lượng vật liệu cách nhiệt hai lý trên, đắt tiền, chất lượng chọn vật liệu cách nhiệt tối ưu quan trọng 2.4.2 Một số phương pháp cách nhiệt lạnh a Cách nhiệt bọt xốp: Các loại bọt xốp nhân tạo polustirol polyurethan, tự nhiên nút chai (lie) bấc hiệu cách nhiệt nhờ không gian nhỏ chứa khí Vật liệu chuẩn bị dạng profit theo khuôn mẫu sử dụng Phương pháp cách nhiệt sử dụng cho nhu cầu nhiệt độ từ +10 đến 80 C, polyurethan có tính chất đặc biệt phun trực tiếp bọt lỏng vào vách cách nhiệt nơi thi công Chú ý: - Trong cách nhiệt cần ý điền đầy vật liệu vào vách cách nhiệt - Tránh cầu nhiệt kết cấu chịu lực gây - Tránh đọng sương vách Cách nhiệt trần nên đòi hỏi thận trọng, u cầu khơng có cầu nhiệt khơng có ẩm, khơng đóng băng phá vỡ cách nhiệt cấu trúc Phương pháp cách nhiệt ứng dụng tốt cho ống cao áp, thấp áp, hạ áp, tách lỏng.nhưng vấn đề cách lỏng phải hoàn hảo b Cách nhiệt phương pháp điền đầy Phương pháp thuận lợi trường hợp vách khơng phẳng hình dáng cố định Ví dụ: Trong vách cách nhiệt thiết bị tách không khí lỏng đổ đầy bột cách nhiệt Trong thiết bị sản xuất ơxi có nguy cháy nổ không dùng cách nhiệt hữu cơ, cách nhiệt thường dùng loại bột đá tự nhiên perlit, aerosil, porosil mà thành phần chủ yếu ôxiyt silic, ôxit nhom, sắt, manhê hạt cách nhiệt 0,3 - 3mm có cấu trúc rỗng kiểu mao mạch lại khơng có tính hấp thụ Vì cách nhiệt thiết bị tách khơng khí có khơng khí lỏng đọng lại nên cần thổi sạch, không gian đựơc thổi N2 c Phương pháp cách nhiệt chân không Hiệu qủa cách nhiệt vật liệu lỗ nhỏ li ti chứa khơng khí hệ số dẫn nhiệt nhỏ hệ số dẫn nhiệt khơng khí, trừ trường hợp polyurethan Ỵ = 0,022 khơng khí Ỵ = 0,025 00C (được thay R11), áp suất khí ngậm nhỏ (trong lỗ li ti) hệ số dẫn nhiệt nhỏ Chân không môi trường nhiệt lý tưởng đặc biệt cách nhiệt nhiệt độ thấp, thiết phải cách nhiệt chân khơng khơng khí hố lỏng hồn tồn (820k) Vì lý trường hợp cụ thể người ta sử dụng phương pháp cách nhiệt chân không lớp nhiều lớp HỆ SÓ DẪN NHIỆT VÀ PHẠM VI NHIỆT DỘ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LOẠI CÁCH NHIỆT Hệ số dẫn nhiệt Ằ W/m.K Phạm vi nhiệt độ ứng dụng Hiệu nhiệt độ tù/đến Các loại xóp, bột, sợi ỏ áp suất khí quyên 0,015 0,04 100 300K Cách nhiệt chân không điền đầy bột’ - Bột perlit p “ 5Pa - Bột ôxyt kim loại - Bi thy tinh p ôã 0,0015 Pa 0,0005 0,01 0,001 0,01 0,0005 0,002 0,0015 0,0003 Kièu cách nhiệt Cách nhiệt chân khơng nhiéu lóp p — 0,01 Pa 2.4.3 0,00005 0,0005 , 20 300K 300/80 20K 300/80K 300/20K 300/80 20K Các tính chất vật liệu cách nhiệt lạnh a Yêu cầu vật liệu cách nhiệt lạnh Do tính chất đặc biệt cách nhiệt lạnh mà vật liệu cách nhiệt lạnh phải có tính chất sau: - Có hệ số dẫn nhiệt nhỏ - Không hút ẩm độ hút nước nhỏ - Có độ trở thấm ẩm cao - Có độ bền học lớn, trơ với băng - Hình dáng cố định - Khối lượng riêng nhỏ - Khơng cháy - Trơ hố học, khơng ăn mịn - Không mùi - Không nhiễm khuẩn - Tuổi thọ cao - Rẻ, dễ kiếm, dễ vận chuyển, dễ gia cơng, độ tin cậy cao Khơng có vật liệu đáp ứng tất điều kiện nên tuỳ trường hợp mà chọn vật liệu phù hợp, phát huy ưu điểm hạn chế nhược điểm theo ý đồ kinh tế b Hệ số dẫn nhiệt - Là yêu cầu quan trọng nhất, tiêu chuẩn đánh giá vật liệu cách nhiệt - Các vật liệu cách nhiệt thông dụng phi kim loại hữu cơ, vô - Hệ số dẫn nhiệt thay đổi tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố sau: + Khối lượng riêng + Cấu trúc bọt xốp (kiểu, độ lớn thành phần cấu tạo phần rắn) + Nhiệt độ + Áp suất chất khí ngậm + Độ ẩm độ khuyếch tán nước vào vật liệu c Sự phụ thụôc vào khối lượng riêng Khối lượng riêng nhỏ hệ số dẫn nhiệt nhỏ lỗ khí nhiều, nhiên cịn phụ thuộc vào vật liệu rắn, phương pháp gia công d Phụ thuộc vào độ lớn lỗ xốp Phụ thuộc vào độ lớn, hình dạng + Độ lớn lớn, đối lưu tốt, chênh lệch nhiệt độ lớn xạ lớn truyền nhiệt nhiều + Hình dạng polytyrol, polyurethan cầu khơng vấn đề + Sợi thuỷ tinh, bơng thủy tinh bố trí ngang theo phương truyền nhiệt khả cách nhiệt tăng lên tăng lên, bố trí ngang giảm xuống hai lần PHỤ THUỘC CÁCH BĨ TRÍ SỢI so VĨI HỨĨNG DỊNG NHIỆT Vật liệu Cách bđ trí Khói lượng riêng Hệ sổ dẫn nhiệt sợi lanh Vng góc Song sopg Vng góc Song song 79 kg/m3 79 155 154 0,0339 W/(m.K) 0,0760 0,0374 0,118 Vng góc Song song Vng góc Song song 160 160 186 180 0,0371 0,0791 0,0371 0,0568 Sợi lanh Bông thủy tinh Sợi ni Sự PHỤ THUỘC CÙA HỆ Số DẪN NHIỆT TƯƠNG DƯƠNG CÙA KHƠNG KHÍ Ỏ o°c VÀO KÍCH THƯỚC Lỗ xóp Dưỡng kính bọt xóp ; mm Hộ số dẫn nhiệt W/(mK) 0.5 1,0 5,0 10,0 0,025 0,027 0.033 0,050 077 e Ảnh hưởng nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng hệ số dẫn nhiệt tăng không đáng kể môi trường -800C, hệ số dẫn nhiệt khơng khí coi giới hạn vật liệu cách nhiệt Độ TĂNG HỆ só DẪN NHIỆT CỦA MỘT VÀI VẬT LIỆU CÁCH NHIỆT HỮU Loại vặt liệu Cô lỗ xốp Độ tăng hệ số dẫn nhiệt cho độ ting nhiệt độ 10K;W/(m.K) Tám sộí Tắm bắc (lie) Tám-đệm sợi Tắm bơng gơ Mịn Mịn Thô hdn Thô 0,001 0,003 0,001 0,002 0,002 0,004 0,006 0,012 Hình Sự phụ thuộc hộ số đản nhiệt vào nhiệt độ số vật liệu cách nhiệt 1, Bọt polyurethane ; Bọt polystirol ; Hạt peclít ; Bơng xỉ ; Thủy tinh bợt f Ảnh hưởng cấu trúc phân tử rắn Vật liệu xốp gồm hai phần: Phần rắn phần xốp Phần rắn xem khung tạo hai cách - Thổi khí vật liệu cịn dạng lỏng - Kết dính lại chỗ tiếp xúc hạt vật liệu Phần rắn tạo thổi sau làm đơng cứng có hệ số cách nhiệt lớn có độ bền học lớn do: - Không gian điền đầy đủ bọt - Kết dính tốt - Bọt khí đồng hình cầu g Ảnh hưởng độ ẩm Ảnh hưởng mạnh bị nhiễm ẩm, hệ số dẫn nhiệt tăng nhanh, khả cách nhiệt, chênh lệch nhiệt độ nên nước khuyếch tán từ vào trong, cách nhiệt cách nhiệt nóng cách nhiệt lạnh Đây yếu tố định tuổi thọ, độ bền lâu, tính kinh tế cơng trình Vì phải chọn độ trở ẩm lớn khơng phải có cách ẩm h Ảnh hưởng áp suất khơng khí Áp suất khơng khí nhỏ thìhệ số dẫn nhiệt nhỏ nhỏ lỗ trang thái chân khơng nhiên khơng khí ln khuyếch tán vào vật liệu - Cách nhiệt chân không thực bình hai vỏ - Cách nhiệt chân khơng coi hồn hảo có hệ số Ỵ = 1% cách nhiệt áp suất khí quyển, giới hạn nhiệt độ - 190 0C khơng khí hố lỏng , áp suất hiệu nằm phạm vi 0,1 - 1Pa áp suất hệ số giảm không đáng kể i Ảnh hưởng độ ẩm độ khuyếch tán ẩm đến tính chất vật liệu cách nhiệt Sự nhiễm ẩm do: - Độ ẩm cân đẳng nhiệt vật liệu - Độ hút ẩm mao dẫn - Độ khuyếch tán ẩm qua vật liệu Không phải vật liệu có ba tính chất người ta phải hạn chế tính chất vật liệu j Độ ẩm cân vật liệu Ở độ ẩm nhiệt độ khơng khí định vật liệu chứa lượng ẩm xác định gọi độ ẩm cân đẳng nhiệt vật liệu k Độ hút ẩm mao dẫn Độ hút ẩm mao dẫn độ hút ẩm phụ thuộc vào cấu trúc mao mạch vật liệu Với vách cách nhiệt độ hút ẩm mao dẫn nhỏ tốt kết cấu bao che vách đọng sương vật liệu lâu bị thấm nước Có nhiều cách xác định độ thấm ẩm mao dẫn, đơn giản xác định chiều cao thấm ẩm mao dẫn Vật liệu cách nhiệt, thẩm ẩm mao dẫn không quan trọng, người ta đánh giá vật liệu qua độ ẩm cân nhiệt độ khuyếch tán ẩm Tuy nhiên chiều cao thấm ẩm nhỏ cm tốt l Độ khuyếch tán ẩm qua vật liệu cách nhiệt: Đa số vật liệu cách nhiệt có tính ẩm khuyếch tán qua, áp suất riêng phần nước hai bên vách chênh lệch ẩm khuyếch tán từ bên có áp suất ẩm cao sang bên có áp suất ẩm thấp Aâm đọng lại vách lượng ẩm khuyếch tán từ phía nóng vào vách lớn từ vách raphía lạnh Trường hợp phía lạnh khơng khuyếch tán phải cẩn thận việc cách ẩm phía ngồi m Một số tính chất khác +Nấm mốc ký sinh trùng: Cần thử nghiệm loại gây giảm độ bền, sinh mùi lạ, loại vật liệu hữu tự nhiên bị điều này, loại vật liệu vô cơ, nhân tạo không bị nấm mốc ký sinh trùng phá hoại +Tính dễ bắt lửa: Các vật liệu lý tưởng không cháy, vật liệu dễ cháy trộn với chất kết dính nhựa bitum chất dễ cháy, biện pháp chống cháy phủ lớp vữa bê tông +Tạo mùi lạ bắt mùi lạ: Phần lớn kho chứa thực phẩm, số chất kết dính phenol, naphtalin có mùi, phải đựơc khử hết mùi trước đưa vào sử dụng +Tính ổn định thể tích: Phải ổn định với nhiệt độ độ ẩm, nhiệt độ biến thiên phải giữ đựơc thể tích tránh gây hư hỏng, kẻ hở vách cách nhiệt +Tính dễ gia cơng: Thường vật liệu có khối lượng riêng nhỏ thường dễ gia công độ bền học thấp ... dầu mơi chất lạnh đến làm việc hệ thống lạnh a Làm giảm suất lạnh - Dầu hồ tan mơi chất lạnh làm giảm suất lạnh máy lạnh áp suất hút giảm - Ở nhiệt độ sôi, áp suất sôi môi chất lạnh tinh khiết... 2.2 Chất tải lạnh 2.2.1 Định nghĩa Chất tải lạnh môi chất trung gian, nhận nhiệt đối tượng cần làm lạnh chuyển tới thiết bị bay cấp cho môi chất lạnh Chất tải lạnh cịn gọi mơi chất lạnh thứ cấp... môi chất lạnh bay thiết bị bay giảm nên suất lạnh giảm b Đặc tính khởi động máy nén - Khi hệ thống lạnh không hoạt động, đặc biệt hệ thống lạnh kín khơng có van chặn điện từ, mơi chất lạnh có