Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hoà không khí (Nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hoà không khí Trung cấp)

CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT

TRUYỀN NHIỆT

Chương II: Cơ sở kỹ thuật lạnh 30 24 5 1

2 Môi chất lạnh và chất tải lạnh 5 4 1

3 Các hệ thống lạnh dân dụng 7 6 1

5 Các thiết bị khác của hệ thống lạnh 6 4 1 1

Chương III: Cơ sở kỹ thuật điều hoà không khí

2 Khái niệm về điều hòa không khí 4 3 1

3 Hệ thống vận chuyển và phân phối không khí 10 8 2

4 Các phần tử khác của hệ thống điều hòa không khí

3 Điều kiện thực hiện môn học:

3.1 Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn

3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ

3.3 Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình thực hành, bộ dụng cụ nghề điện, điện tử,…

3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các mạch điện tử công suất trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp.

4 Nội dung và phương pháp đánh giá:

- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.

Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau:

- Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số

09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và

- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số

+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40%

+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)

+ Điểm thi kết thúc môn học 60%

Chuẩn đầu ra đánh giá

A1, C1, C2 1 Sau 20 giờ. Định kỳ Viết và thực hành Tự luận/

Vấn đáp và thực hành

Vấn đáp và thực hành trên mô hình

- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân

Điểm môn học được tính bằng tổng điểm của tất cả các đánh giá thành phần, nhân với trọng số tương ứng Điểm này theo thang điểm 10 sẽ được làm tròn đến một chữ số thập phân và sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4, theo quy định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo tín chỉ.

5 Hướng dẫn thực hiện môn học

5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí

5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học

- Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra.

- Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học.

Sử dụng mô hình và học cụ mô phỏng là phương pháp hiệu quả để minh họa các bài tập ứng dụng hệ truyền động điện tử công suất và các thiết bị điều khiển Việc áp dụng các công cụ này giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tiễn của các hệ thống truyền động điện tử.

* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.

Hướng dẫn tự học theo nhóm hiệu quả bao gồm việc nhóm trưởng phân công nhiệm vụ cho từng thành viên nghiên cứu nội dung bài học Các thành viên sẽ thảo luận, trình bày và ghi chép lại thông tin quan trọng, từ đó cùng nhau viết báo cáo nhóm.

5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:

Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp là rất quan trọng Người học sẽ được cung cấp các tài liệu tham khảo từ nhiều nguồn như trang web, thư viện và tài liệu liên quan trước khi bắt đầu môn học này.

- Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả

Để đủ điều kiện tham gia kỳ thi lần sau, người học phải tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp Nếu vắng mặt hơn 30% số giờ tích hợp, người học sẽ phải học lại mô đun.

Tự học và thảo luận nhóm là phương pháp học tập hiệu quả, kết hợp giữa làm việc cá nhân và làm việc theo nhóm Trong phương pháp này, một nhóm từ 2-3 người sẽ được giao một chủ đề thảo luận trước khi bắt đầu học lý thuyết và thực hành Mỗi thành viên trong nhóm sẽ chịu trách nhiệm về một hoặc một số nội dung cụ thể trong chủ đề đã phân công, nhằm phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ nội dung thảo luận của nhóm.

- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.

- Tham dự thi kết thúc môn học.

- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.

[1] Hoàng Đình Tín – Lê Chí Hiệp – Nhiệt động lực học kỹ thuật – NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003.

[2] Hoàng Đình Tín – Bùi Hải – Bài tập Nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt – NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003.

[3] Hoàng Đình Tín – Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt – NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003.

[4] Nguyễn Bốn – Hoàng Ngọc Đồng - Nhiệt kỹ thuật – NXB Giáo Dục

[5] Nguyễn Đức Lợi – Kỹ thuật lạnh Cơ sở – NXB Giáo Dục, 2006

[6] Trần Thanh Kỳ – Máy lạnh – NXB Giáo Dục, 2006

[7] Võ Chí Chính – Máy và thiết bị lạnh – NXB khoa học và kỹ thuật

[8] Võ Chí Chính – Thông gió và Điều hòa không khí – NXB khoa học và kỹ thuật.

[10] TS Hà Đăng Trung – ThS Nguyễn Quân – Cơ sở kỹ thuật điều tiết không khí – NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1997

[11] Nguyễn Đức Lợi – Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí – NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2007

Mã bài: MH09-01 Giới thiệu:

Bài học này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nắm vững kiến thức và kỹ năng tra cứu bảng trong lĩnh vực kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Việc hiểu rõ các thông số kỹ thuật và dữ liệu từ bảng sẽ giúp người học áp dụng hiệu quả vào thực tiễn, nâng cao khả năng làm việc và giải quyết vấn đề trong ngành.

- Trình bày được các khái niệm về kỹ thuật lạnh

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư duy sáng tạo và khoa học.

Phương pháp giảng dạy và học tập bài mở đầu

- Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề);

- Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực hiện bài học

- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng học chuyên môn

- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.

- Các điều kiện khác: Không có

Kiểm tra và đánh giá bài học

 Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức

 Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.

 Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:

+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp

+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.

 Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)

 Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có

Kiểm tra định kỳ thực hành: không có

1 Tầm quan trọng của những kiến thức, kỹ năng tra bảng trong chuyên nghành kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí

Ngành Kỹ thuật máy lạnh và Điều hòa không khí tập trung vào nghiên cứu và ứng dụng các hệ thống lạnh trong nhiều lĩnh vực khác nhau Ngành học này đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa không khí và thông gió, cũng như trong các quy trình làm lạnh, cấp đông và trữ đông tại các nhà máy thủy hải sản Ngoài ra, nó còn được ứng dụng trong việc làm lạnh và gia nhiệt tại các nhà máy sản xuất dược phẩm, sữa, bia, nước giải khát và đường, cũng như trong quá trình sấy tại các nhà máy sản xuất giấy, cao su và gỗ.

Kiến thức và kỹ năng tra cứu bảng trong môn học này cung cấp hiểu biết chuyên sâu về ngành kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Việc tìm kiếm thông số để tính toán và so sánh giúp thiết kế một hệ thống lạnh tối ưu nhất.

[1] Hoàng Đình Tín – Lê Chí Hiệp – Nhiệt động lực học kỹ thuật – NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003.

[2] Hoàng Đình Tín – Bùi Hải – Bài tập Nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt – NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003.

[3] Hoàng Đình Tín – Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt – NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003.

[4] Nguyễn Bốn – Hoàng Ngọc Đồng - Nhiệt kỹ thuật – NXB Giáo Dục

[5] Nguyễn Đức Lợi – Kỹ thuật lạnh Cơ sở – NXB Giáo Dục, 2006

[6] Trần Thanh Kỳ – Máy lạnh – NXB Giáo Dục, 2006

[7] Võ Chí Chính – Máy và thiết bị lạnh – NXB khoa học và kỹ thuật

[8] Võ Chí Chính – Thông gió và Điều hòa không khí – NXB khoa học và kỹ thuật.

[10] TS Hà Đăng Trung – ThS Nguyễn Quân – Cơ sở kỹ thuật điều tiết không khí – NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 1997

[11] Nguyễn Đức Lợi – Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hòa không khí – NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2007

CHƯƠNG I: CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆT ĐỘNG VÀ TRUYỀN NHIỆT

Mã chương: MH09 – 02 Giới thiệu:

Chương này giới thiệu cho sinh viên những kiến thức cơ bản về cơ sở nhiệt động và truyền nhiệt, bao gồm các khái niệm nhiệt động cơ bản, thông số của hơi, chu trình nhiệt động, quy luật của các hình thức truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt.

- Trình bày được các kiến thức chung nhất về kỹ thuật Nhiệt - Lạnh.

- Phân tích được các khái niệm về nhiệt động lực học.

- Trình bày được các kiến thức về hơi và thông số trạng thái hơi.

- Trình bày được các quá trình nhiệt động của hơi.

- Trình bày được các chu trình nhiệt động.

- Trình bày được các quá trình dẫn nhiệt và truyền nhiệt và các thiết bị trao đổi nhiệt.

- Phân tích được các quá trình, nguyên lý làm việc của máy lạnh và các quy luật truyền nhiệt nói chung

- Rèn luyện tính tập trung, tỉ mỉ, tư duy logic, ứng dụng thực tiễn sản xuất áp dụng vào môn học cho HSSV

Đối với người dạy, việc áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Điều này không chỉ giúp tạo ra môi trường học tập tương tác mà còn khuyến khích người học ghi nhớ các giá trị đại lượng và đơn vị của các đại lượng một cách hiệu quả.

 Kiểm tra định kỳ thực hành: không có

- Trình bày được các khái niệm về nhiệt động lực học.

- Hơi và thông số trạng thái hơi, Các quá trình nhiệt động của hơi.

- Các chu trình nhiệt động.

1.1 Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới:

1.1.1 Các khái niệm và định nghĩa: a) Khái niệm chất môi giới (CMG):

Chất môi giới hay môi chất công tác là những chất được sử dụng trong thiết bị nhiệt, đóng vai trò trung gian trong quá trình chuyển đổi giữa nhiệt năng và cơ năng.

* Thông số trạng thái của CMG:

Là các đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt động của CMG b) Các thông số trạng thái của chất môi giới:

Nhiệt độ (T) - số đo trạng thái nhiệt của vật Theo thuyết động học phân tử, nhiệt độ là số đo động năng trung bình của các phân tử m kT

Trong đó: mμ - khối lượng phân tử ω - vận tốc trung bình của các phân tử k - hằng số Bonzman , k = 1,3805.10 5 J/độ

Nhiệt kế là thiết bị đo nhiệt độ, hoạt động dựa trên sự thay đổi của các tính chất vật lý như chiều dài, thể tích, màu sắc và điện trở khi nhiệt độ thay đổi.

Mối quan hệ giữa các đơn vị đo nhiệt độ: oC 9

+ Khái niệm: Áp suất của lưu chất (p) - lực tác dụng của các phân tử theo phương pháp tuyến lên một đơn vị diện tích thành chứa p = F A [1-2]

Theo thuyết động học phân tử : p = 3

F - lực tác dụng của các phân tử ;

A - diện tích thành bình chứa ; n - số phân tử trong một đơn vị thể tích ; α - hệ số phụ thuộc vào kích thước và lực tương tác của các phân tử

3) at (Technical Atmosphere) ; 7) psi (Pound per Square Inch)

4) atm (Physical Atmosphere) ; 8) psf (Pound per Square Foot)

Mối quan hệ giữa các đơn vị đo áp suất:

1 atm = 760 mm Hg (at 0 0 C) = 10,13 10 4 Pa = 2116 psf (lbf/ft 2 )

1 at tương đương với 0,981 bar, 9,81 x 10^4 N/m², 9,81 x 10^4 Pa, 10 mH20, 735,5 mmHg và 14,7 psi Áp suất được phân loại thành hai loại chính: áp suất khí quyển (p0), là áp suất của không khí tác động lên bề mặt các vật thể trên trái đất, và áp suất dư (pd).

Áp suất tuyệt đối (p) là áp suất của lưu chất so với chân không tuyệt đối, được tính bằng công thức p = p d + p 0, trong đó p d là áp suất động và p 0 là áp suất khí quyển Áp suất động (p d) là phần áp suất tuyệt đối lớn hơn áp suất khí quyển, được xác định bằng công thức p d = p - p 0 Áp suất chân không (pck) là khái niệm liên quan đến áp suất trong môi trường chân không.

Phần áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất khí quyển pck = p0 - p [1-6]

Hình 1.4: Các loại áp suất

Hình 1.5: Dụng cụ đo áp suất

CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH

Mã chương: MH09 – 02 Giới thiệu:

Chương này trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về kỹ thuật lạnh, bao gồm các phương pháp làm lạnh, loại môi chất lạnh, chu trình lạnh và thiết bị sử dụng trong hệ thống lạnh.

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

- Nắm rõ các đặc điểm của môi chất lạnh.

- Ký hiệu môi chất lạnh.

- Nắm rõ các đặc điểm của chất tải lạnh.

- Các chu trình lạnh 1 cấp và 2 cấp.

- Nguyên lý hoạt động của các chu trình 1 cấp và 2 cấp.

- Cách thể hiện chu trình trên đồ thị lgp-h, t-s.

- Tính toán chu trình bằng bảng tra hoặc đồ thị.

- Cấu tạo máy nén nhiều cấp(2 cấp).

- Nguyên lý hoạt động của máy nén nhiều cấp.

- Các phương pháp điều chỉnh năng suất.

- Tính toán công suất máy nén 1 cấp và nhiều cấp.

- Các thiết bị trao đổi nhiệt (thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, van tiết lưu, các thiết bị phụ trong hệ thống lạnh)

- Phân tích được nguyên lý làm việc của máy nén và các hệ thống lạnh thông dụng.

- Rèn luyện tính tập trung, tỉ mỉ, tư duy logic, sáng tạo, ứng dụng thực tiễn sản xuất áp dụng vào môn học cho HSSV.

Đối với người dạy, việc áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Điều này không chỉ giúp tăng cường sự tương tác mà còn khuyến khích người học ghi nhớ các giá trị đại lượng và đơn vị của các đại lượng một cách hiệu quả hơn.

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

1.1 Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật:

1.1.1 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm:

Khoảng 80% công suất lạnh được sử dụng trong công nghệ bảo quản thực phẩm, một lĩnh vực quan trọng của kỹ thuật lạnh Việc này giúp bảo quản các loại thực phẩm như rau, quả, thịt, cá, sữa khỏi sự phân hủy do vi khuẩn Đặc biệt, ở những nước có thời tiết nóng và ẩm như Việt Nam, quá trình phân hủy diễn ra nhanh chóng, vì vậy áp dụng kỹ thuật lạnh trong bảo quản thực phẩm là vô cùng cần thiết.

Các kho lạnh bảo quản và chế biến phân phối, cùng với các thiết bị lạnh thương mại và tủ lạnh gia đình, đã trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực Chúng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nước đá, lắp đặt trên tàu thủy và phương tiện vận tải Ngoài ra, ứng dụng lạnh còn rất quan trọng trong ngành công nghiệp rượu bia, bánh kẹo, nước uống và sữa.

Hóa lỏng không khí là quá trình sản xuất các khí như clo, amoniac, cacbonic, khí đốt và khí sinh học, đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hóa học.

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

Các loại khí trơ He, Ar, Xe… được sử dụng trong nghiên cứu vật lý, sản xuất bóng đèn 1.1.3 Ứng dụng lạnh trong nông nghiệp:

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

Hóa lỏng không khí thu nitơ sản xuất phân đạm

1.1.4 Ứng dụng lạnh trong điều tiết không khí:

Ngày nay, kỹ thuật điều tiết không khí không thể tách rời khỏi các lĩnh vực như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật phim ảnh và quang học Để đảm bảo chất lượng sản phẩm cao, cần phải tuân thủ các yêu cầu nghiêm ngặt về điều kiện và thông số không khí, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm và mức độ bụi.

1.1.5 Ứng dụng lạnh trong y tế:

Trong lĩnh vực y tế, việc ứng dụng công nghệ lạnh để bảo quản thuốc và các phẩm vật y tế ngày càng trở nên phổ biến và mang lại hiệu quả cao Nhiều loại thuốc quý hiếm, bao gồm vaccine, kháng sinh và thuốc gây mê, yêu cầu được bảo quản ở nhiệt độ thích hợp để đảm bảo chất lượng và hiệu quả sử dụng.

1.1.6 Ứng dụng lạnh trong thể dục thể thao:

Kỹ thuật lạnh cho phép tạo ra sân trượt băng, đường đua trượt băng và khu vực trượt tuyết nhân tạo, phục vụ cho các vận động viên luyện tập và các đại hội thể thao, ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao Ngoài ra, công nghệ này còn được ứng dụng để sưởi ấm bể bơi, mang lại sự thoải mái cho người sử dụng.

1.1.7 Ứng dụng lạnh trong đời sống:

Sản xuất nước đá đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản nông sản và thực phẩm, cũng như trong chế biến thủy sản Nước đá được sử dụng rộng rãi để giữ lạnh trong quá trình vận chuyển và bảo quản, đặc biệt là ở các vùng nhiệt đới, nơi nhu cầu làm mát và giải khát rất cao.

1.1.8 Một số ứng dụng khác:

Trong lĩnh vực hàng không, vũ trụ và quốc phòng, máy bay và tàu vũ trụ phải hoạt động trong những điều kiện khắc nghiệt Nhiệt độ có thể tăng lên đến hàng ngàn độ hoặc giảm xuống dưới -100 độ C Đối với tàu vũ trụ, oxy và hydro lỏng là nguồn nhiên liệu chính.

1.2 Các phương pháp làm lạnh nhân tạo:

1.2.1 Phương pháp bay hơi khuếch tán:

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

Đồ thị h - x của không khí ẩm thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ khô (t1), nhiệt độ ướt (t2) và nhiệt độ đọng sương (ts) Điểm 1 biểu thị trạng thái ban đầu của không khí Khi phun nước liên tục vào không khí khô, nước sẽ bay hơi và khuếch tán vào không khí, dẫn đến sự biến đổi trạng thái không khí theo đường đẳng enthalpy h = const Quá trình này làm tăng độ ẩm từ φ1 đến φmax = 100%, đồng thời làm lạnh không khí từ nhiệt độ t1 xuống t2.

1.2.2 Phương pháp hòa trộn lạnh:

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

Khi hòa trộn 31g NaNO3 và 31g NH4Cl với 100g nước ở nhiệt độ 10°C, nhiệt độ hỗn hợp sẽ giảm xuống -12°C Tương tự, khi hòa trộn 200g CaCl2 với 100g nước đá vụn, nhiệt độ sẽ giảm từ 0°C xuống -42°C.

Ngày nay người ta vẫn sử dụng nước đá muối để ướp cá mới đánh bắt khi cần bảo quản cá ở nhiệt độ dưới 0 0 C

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

Hình 2.2: Máy điều hòa không khí bay hơi nước

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

Máy lạnh nén khí bao gồm bốn thiết bị chính: máy nén, bình làm mát, máy dãn nở và buồng lạnh Môi chất lạnh, có thể là không khí hoặc một chất khí bất kỳ, không thay đổi pha trong quá trình hoạt động Quá trình bắt đầu khi không khí được nén ở nhiệt độ không đổi từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 Tại bình làm mát, không khí thải nhiệt ra môi trường ở áp suất không đổi đến trạng thái 3, sau đó được dãn nở ở nhiệt độ không đổi xuống trạng thái 4 với nhiệt độ và áp suất thấp Trong buồng lạnh, không khí hấp thụ nhiệt từ môi trường ở áp suất không đổi và tăng dần nhiệt độ đến điểm 1, hoàn thành chu trình kín Như vậy, chu trình của máy lạnh nén khí bao gồm hai quá trình chính: nén và dãn nở nhiệt, cùng với hai quá trình thu và thải nhiệt ở áp suất không đổi nhưng không đẳng nhiệt.

1.2.4 Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công:

Quá trình tiết lưu diễn ra khi áp suất giảm do ma sát, không tạo ra công ngoại, khi môi chất di chuyển qua các khu vực có trở lực cục bộ đột ngột.

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

Hình 2.3: Tiết lưu không sinh ngoại công của một dòng môi chất

1.2.5 Hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng Peltier:

CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Chương này giới thiệu cho sinh viên những kiến thức cơ bản về điều hòa không khí, bao gồm các khái niệm, các kiểu hệ thống và phương pháp tính toán chu trình điều hòa không khí Ngoài ra, chương cũng đề cập đến đồ thị không khí ẩm và chức năng của một số thiết bị sử dụng trong thông gió và điều hòa không khí.

- Nắm được các kiến thức cơ sở về điều hòa không khí và hệ thống ĐHKK.

- Hiểu và sử dụng được đồ thị I-d, t-d.

- Các chu trình điều hòa không khí.

- Tính toán các chu trình điều hòa dựa vào đồ thị I-d, t-d.

- Chức năng các thiết bị trong hệ thống ĐHKK.

- Các hệ thống điều hòa không khí.

- Nắm rõ về thông gió.

- Cách phân phối không khí trong hệ thống điều hòa không khí.

- Hiểu được các khái niệm về ĐHKK, vai trò và chức năng của các thiết bị chính trong hệ thống ĐHKK.

- Rèn luyện tính tập trung, tỉ mỉ, tư duy logic, sáng tạo, ứng dụng thực tiễn sản xuất áp dụng vào môn học cho HSSV.

Đối với người dạy, việc áp dụng phương pháp giảng dạy tích cực như diễn giảng, vấn đáp và dạy học theo vấn đề là rất quan trọng Đồng thời, giáo viên cần yêu cầu học sinh ghi nhớ các giá trị đại lượng và đơn vị của các đại lượng để nâng cao hiệu quả học tập.

- Nắm được các kiến thức về không khí ẩm và thông số của không khí ẩm.

- Hiểu và sử dụng được đồ thị I-d, t-d.

1.1 Các thông số trạng thái của không khí ẩm:

1.1.1 Thành phần của không khí ẩm:

Không khí ẩm là sự kết hợp giữa không khí khô và hơi nước, đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật và đời sống hàng ngày Không khí khô chủ yếu bao gồm 78% nitơ (N2), 21% oxy (O2), với phần còn lại là carbon dioxide (CO2) và các khí trơ khác.

Trong không khí ẩm, phân áp suất của hơi nước rất nhỏ, cho phép coi hơi nước như một khí lý tưởng Do đó, không khí ẩm có thể được xem như là một hỗn hợp của các khí lý tưởng, với áp suất tổng quát được tính bằng công thức: p = pk + ph.

Trong đó: k và h nhỏ chỉ cho không khí khô và hơi trong không khí ẩm.

* Phân loại không khí ẩm:

Không khí ẩm được phân loại như sau:

+ Không khí ẩm bão hòa:

Là không khí ẩm trong đó hơi nước ở trạng thái hơi bão hòa khô và lượng hơi nước trong không khí ẩm là lớn nhất (Gh.max)

Khi thêm hơi nước vào không khí, nó sẽ ngưng tụ thành những hạt nhỏ Nếu tiếp tục bổ sung hơi nước, không khí sẽ trở nên ẩm ướt và bão hòa.

+ Không khí ẩm quá bão hòa:

Không khí ẩm là không khí chứa lượng hơi nước lớn hơn Gh.max, bao gồm hơi nước bão hòa và một lượng nước ngưng nhất định (Gn) Khi không khí ẩm có sương mù, nó trở nên quá bão hòa, với sự hiện diện của các giọt nước ngưng tụ.

Không khí ẩm có chứa lượng hơi nước nhỏ hơn Gh.max, cho phép nó tiếp tục hấp thụ hơi nước cho đến khi đạt trạng thái bão hòa Trong tình huống này, nếu thêm hơi nước, nó vẫn chưa bị ngưng tụ.

Hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa là hơi quá nhiệt

1.1.2 Các thông số trạng thái của không khí ẩm:

* Độ ẩm tuyệt đối (ρ) - Khối lượng riêng - còn gọi là h) :

Là khối lượng hơi nước có trong 1 m 3 không khí ẩm ρ) - Khối lượng riêng - còn gọi là h = G V h (kg/m 3 ) [3-5]

Trong đó: V – thể tích không khí ẩm, m 3

G h – Khối lượng hơi nước có trong không khí ẩm, kg.

Trong thực tế để biết khả năng chứa hơi nước nhiều hay ít của không khí ẩm ta cần dùng đến độ ẩm tương đối.

Tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm chưa bão hòa (h) và độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm bão hòa (hmax) ở cùng nhiệt độ được gọi là độ ẩm tương đối Công thức tính độ ẩm tương đối là: độ ẩm tương đối = (h / hmax) × 100%.

Sử dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng cho hơi nước ta có :

Với hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa: ph.V = Gh.Rh.T  h h h h

Với hơi nước trong không khí ẩm bão hòa : phmax.V = Ghmax.Rh.T  max max h max h h h

Từ (3-6), (a) và (b), ta có: max h h p

Vì 0 ≤ ph ≤ phmax nên 0 ≤ φ ≤ 100 % Không khí khô có φ = 0, không khí ẩm bão hòa có φ = 100 % Độ ẩm tương đối là một đại lượng có ý nghĩa lớn không chỉ trong kỹ thuật mà trong cuộc sống con người Con người sẽ cảm thấy thoải mái nhất trong không khí có độ ẩm tương đối φ = 40 ÷ 70 % Trong bảo quản rau quả thực phẩm có độ ẩm tương đối khoảng φ = 90 % (0 ÷ 5 o C).

Dụng cụ đo độ ẩm tương đối được gọi là ẩm kế, trong đó ẩm kế thông dụng sử dụng hai nhiệt kế thủy ngân: nhiệt kế khô và nhiệt kế ướt Nhiệt kế ướt có bầu thủy ngân được bọc bằng vải thấm nước Nhiệt độ đo được bằng nhiệt kế khô được gọi là nhiệt độ khô (tk), trong khi nhiệt độ đo bằng nhiệt kế ướt được gọi là nhiệt độ ướt (tư) Hiệu số ∆t = tk – tư tỷ lệ thuận với độ ẩm tương đối của không khí; khi không khí khô, ∆t sẽ lớn, còn trong điều kiện không khí ẩm bão hòa, ∆t sẽ bằng 0.

Là lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm ứng với 1kg không khí khô d k h

G , kg hơi nước/kg không khí khô [3-8]

130 Áp dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng cho hơi nước và không khí khô ta có: ph.V = Gh.Rh.T  G R p V T h h h

* Enthanpy của không khí ẩm:

Enthalpy của không khí ẩm được xác định bằng tổng enthalpy của không khí khô và hơi nước mà nó chứa Cụ thể, enthalpy của không khí ẩm với 1 kg không khí khô tương đương với (1+d) kg không khí ẩm, trong đó d là độ ẩm.

G  d = Gh, (do Gk = 1), G = Gk + Gh = 1 + d

Trong đó: ik : enthanpy 1kg không khí khô, được xác định: ik = 1,0048.t ≈ t [kJ/kg] ih: enthanpy hơi nước, được xác định: ih = 2500 +2.t [kJ/kg]

* Nhiệt độ bão hòa đoạn nhiệt τ:

Khi không khí tiếp xúc với nước, quá trình bay hơi của nước vào không khí diễn ra do nhiệt lượng từ không khí truyền vào Nhiệt độ mà không khí đạt đến trạng thái bão hòa với hơi nước được gọi là nhiệt độ bão hòa, ký hiệu là nhiệt độ bão hòa đoạn nhiệt τ, trong đó nhiệt độ τ gần bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt.

* Nhiệt độ nhiệt kế ướt:

Khi hơi nước bay hơi vào không khí chưa bão hòa, nhiệt độ không khí giảm và độ ẩm tương đối tăng lên Quá trình bay hơi sẽ dừng lại khi đạt trạng thái 100% độ ẩm Nhiệt độ tại trạng thái bão hòa này được gọi là nhiệt độ nhiệt kế ướt, ký hiệu là tư Nhiệt độ này được xác định bằng nhiệt kế có bầu thấm ướt nước, do đó nó mang tên gọi như vậy.

Nhiệt độ nhiệt kế ướt đại diện cho nhiệt độ bão hòa, tương ứng với entanpi I bằng entanpi của trạng thái đã cho Mối quan hệ giữa entanpi I và nhiệt độ nhiệt kế ướt là yếu tố quan trọng trong việc xác định trạng thái nhiệt động học của hệ thống.

Nhiệt độ đọng sương (tđs) hay điểm sương là nhiệt độ mà không khí chuyển từ trạng thái chưa bão hòa sang trạng thái bão hòa ẩm, với điều kiện áp suất hơi nước không đổi (ph = const) Để xác định nhiệt độ tđs, ta có thể tra cứu trong bảng nước và hơi nước bão hòa dựa trên giá trị ph Bên cạnh đó, đồ thị I - d và d - t của không khí ẩm cũng cung cấp thông tin hữu ích về sự biến đổi của độ ẩm trong không khí.

Hình 3.1: Các đường đặc trưng trên đồ thị I – d

Trên đồ thị trục I và d hợp với nhau một góc 135 o C.

- Đường I = const : là đường thẳng hợp với trục d một góc 135 o C.

- Đường d = const : là những đường thẳng đứng.

- Đường t = const : là những đường thẳng hơi dốc, càng lên cao có khuynh hướng phân kỳ.

Tiêu đề	Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí
Trường học	Trường Cao Đẳng Cơ Giới
Chuyên ngành	Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí
Thể loại	Giáo trình
Thành phố	Quảng Ngãi

Định dạng
Số trang	151
Dung lượng	19,16 MB