Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Qk trong quá trình tính toán nhiệt chu trình máy lạnh, cùng với vận tốc, độ chênh lệch nhiệt độ của nước hay của không khí, độ chênh lệch nhi
TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT LẠNH
Các phương pháp làm lạnh nhân tạo
1.2.1 Phương pháp bay hơi nước khuếch tán
Một thí dụ điển hình của bay hơi khuếch tán là nước bay hơi vào không khí
Hình 1.6: Đồ thị h-x của không khí ẩm t1 - nhiệt độ khô t2 - nhiệt độ ướt ts - nhiệt độ đọng sương Điểm 1 là trạng thái ban đầu của không khí Khi phun nước liên tục vào không khí khô, nước sẽ bay hơi khuếch tán vào không khí và trạng thái không khí sẽ biến đổi theo đường đẳng enthalpy h = const, độ ẩm tăng từ φ1 đến φmax = 100% Bằng cách này ta đã thực hiện quá trình làm lạnh không khí từ t1 giảm xuống t2
Hình 1.7: Máy điều hòa không khí bay hơi nước
(Quạt hơi nước làm mát nhà xưởng)
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
Nếu hòa trộn 31g NaNO3 và 31g NH4Cl với 100g nước ở nhiệt độ 10 0 C thì hỗn hợp sẽ giảm đến -12 0 C
Nếu hòa trộn 200g CaCl2 với 100g nước đá vụn, nhiệt độ sẽ giảm từ 0 0 C xuống -42 0 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 giãn nở đoạn nhiệt 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…
Nguyên tắc làm việc của máy lạnh nén khí được trình bày trên hình sau :
Hình 1.8: Máy lạnh nén khí dùng máy dãn nở a) Sơ đồ thiết bị ; b) Chu trình lạnh biểu diễn trên đồ thị T-s Máy lạnh nén khí gồm 4 thiết bị chính : máy nén, bình làm mát, máy dãn nở và buồng lạnh Môi chất lạnh là không khí hoặc một chất khí bất kỳ, không biến đổi pha trong chu trình Không khí được nén đoạn nhiệt s1 = const từ trạng thái 1 đến trạng thái
2 Ở bình làm mát, không khí thải nhiệt cho môi trường ở áp suất không đổi đến trạng thái 3, sau đó được dãn nở đoạn nhiệt s3 = const xuống trạng thái 4 có nhiệt độ thấp và áp suất thấp Trong phòng lạnh không khí thu nhiệt của môi trường ở áp suất không
17 đổi và nóng dần lên điểm 1, khép kín vòng tuần hoàn Như vậy chu trình máy lạnh nén khí gồm 2 quá trình nén và dãn nở đoạn nhiệt với 2 quá trình thu và thải nhiệt đẳng áp nhưng không đẳng nhiệt
1.2.4 Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công
Quá trình tiết lưu là quá trình giảm áp suất do ma sát mà không sinh ngoại công khi môi chất chuyển động qua những chỗ có trở lực cục bộ đột ngột
Ví dụ : môi chất chuyển động qua nghẽn van tiết lưu
Hình 1.9: Tiết lưu không sinh ngoại công của một dòng môi chất
1.2.5 Hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng Peltier
Hiệu ứng nói rằng: có dòng điện chạy qua mạch gồm hai dây kim loại hàn hai đầu với nhau thì một đầu mối hàn toả nhiệt, đầu kia hấp thụ nhiệt Sử dụng hấp thụ nhiệt của một đầu mối hàn ở nhiệt độ thấp để lấy nhiệt của vật cần làm lạnh là nguyên lý của chu trình máy lạnh điện - nhiệt
1.2.6 Phương pháp khử từ đoạn nhiệt Đây là phương pháp sử dụng trong kỹ thuật cryô để hạ nhiệt độ của các mẫu thí nghiệm từ nhiệt độ sôi của hêli xuống gần nhiệt độ không tuyệt đối Nguyên tắc làm việc như sau : Người ta sử dụng 1 loại muối nhiễm từ giữa 2 cực từ mạnh, các tinh thể được sắp xếp thứ tự, muối tỏa ra 1 lượng nhiệt nhất định, lượng nhiệt này truyền ra ngoài để bay hơi hêli lỏng Quá trình nhiễm từ và tỏa nhiệt kết thúc, từ trường bị ngắt, muối bị khử từ đoạn nhiệt, nhiệt độ giảm đột ngột và tạo ra 1 năng suất lạnh q0 Lặp lại các quá trình đó nhiều lần, người ta có thể tạo ra nhiệt độ lạnh rất thấp
1.2.7 Phương pháp biến đổi pha
Hoá lỏng hoặc thăng hoa vật rắn để làm lạnh là phương pháp chuyển pha của các chất như nước đá và nước đá khô
Nước đá tan ở 0 0 C thu một nhiệt lượng 333 kJ/kg
18 Đá khô là CO2 ở thể rắn khi nó chuyển từ dạng rắn qua dạng hơi thu 1 nhiệt lượng 572,2 kJ/kg (-78,5 0 C)
Quá trình bay hơi chất lỏng bao giờ cũng gắn liền với quá trình thu nhiệt Nhiệt lượng cần thiết để bay hơi 1 kg chất lỏng gọi là nhiệt ẩn bay hơi r
Ví dụ: Khi tắm xong đứng trước quạt ta thấy mát lạnh vì nước bay hơi trên bề mặt da thu nhiệt của cơ thể tạo cảm giác mát lạnh
Chất lỏng bay hơi đóng vai trò là môi chất lạnh và chất tải lạnh quan trọng trong kỹ thuật lạnh
Các môi chất lỏng cho máy lạnh nén hơi, hấp thụ và ejectơ là amoniac, nước, các freon đều thực hiện quá trình thu nhiệt ở môi trường lạnh bằng quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, và thải nhiệt ra môi trường bằng quá trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao
Môi chất lạnh và chất tải lạnh
Môi chất lạnh (tác nhân lạnh, gas lạnh hay công chất lạnh) là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt môi trường có nhiệt độ thấp và thải ra môi trường có nhiệt độ cao
1.3.1.2 Yêu cầu đối với môi chất lạnh a Tính chất hoá học
Bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc, không được phân huỷ và polyme hóa
Phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chế tạo máy, dầu bôi trơn… b Tính chất lý học Áp suất ngưng tụ Pk không được quá cao: giảm chiều dày các thiết bị Áp suất bay hơi Po không được quá nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển để hệ thống không bị chân không, không rò lọt không khí vào hệ thống
Nhiệt độ đông đặc nhỏ hơn nhiệt độ bay hơi
Nhiệt độ tới hạn phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ
Nhiệt ẩn hóa hơi và nhiệt dung riêng càng lớn càng tốt
Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt Độ nhớt càng nhỏ càng tốt
Hệ số dẫn nhiệt càng lớn càng tốt
Môi chất hòa tan dầu hoàn toàn có ưu điểm hơn so với loại môi chất không hòa tan hoặc hòa tan hạn chế vì bôi trơn tốt hơn, thiết bị trao đổi nhiệt không bị 1 lớp nhiệt trở do dầu bao phủ
Khả năng hoà tan nước càng lớn càng tốt
Không được dẫn điện c Tính chất sinh lý
Môi chất không được độc hại với con người và cơ thể sống, không gây phản ứng với cơ quan hô hấp
Môi chất phải có mùi đặc trưng để dễ dàng phát hiện rò rỉ Nếu cần có thể pha thêm chất có mùi đặc trưng vào môi chất với điều kiện chất đó không ảnh hưởng đến chu trình máy lạnh
Không ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản d Tính kinh tế
Dễ kiếm nghĩa là môi chất được sản xuất công nghiệp, vận chuyển và bảo quản dễ dàng e Tính an toàn và cháy nổ
Phải an toàn, không dễ cháy nổ
Không có môi chất lạnh lý tưởng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên mà chỉ có thể đáp ứng ít hay nhiều các yêu cầu trên mà thôi Tuỳ trường hợp ứng dụng có thể chọn một loại môi chất này hay môi chất kia cho phù hợp
1.3.1.3 Các môi chất lạnh thường dùng
Ký hiệu môi chất lạnh a Các frêon
Các frêon là các chất hữu cơ no hoặc chưa no mà các Hydro(H2) được thay thế một phần hay toàn bộ bằng các nguyên tử Cl, Br hay F
Các frêon thường được ký hiệu chữ đầu tiên là R
Xét: R 1 2 3 Số lượng nguyên tử F
Số lượng nguyên tử Hydrô +1
Ví dụ 1: môi chất có công thức hoá học CCl2F2 Tìm ký hiệu
Số thứ nhất: số nguyên tử C –1 = 1-1 = 0
Số thứ 2 : số nguyên tử H +1 = 0+1 = 1
Số thứ 3 : số nguyên tử F =2
Vậy môi chất có ký hiệu : R012 hoặc R12
Ví dụ 2: môi chất có công thức hoá học CHClF2 Tìm ký hiệu
Số thứ nhất: số nguyên tử C –1 = 1-1 = 0
Số thứ 2 : số nguyên tử H +1 = 1+1 = 2
Số thứ 3 : số nguyên tử F =2
Vậy môi chất có ký hiệu: R022 hoặc R22
Ví dụ 3 : môi chất có kí hiệu R114 tìm công thức hoá học của môi chất đó
Số thứ nhất: số nguyên tử C –1 = 1 ⇒ C =2
Số thứ 2 : số nguyên tử H + 1 = 1 ⇒ H = 0
Số thứ 3 : số nguyên tử F = 4
Vậy môi chất có công thức hoá học: C2Cl2F4
Số lượng nguyên tử Cl xác định được nhờ hoá trị còn lại của nguyên tử từ Cacbon: 2 Cacbon ⇒ C2H6 , có 4 F ⇒ có 2 Cl b Các chất vô cơ
Các chất vô cơ có ký hiệu đầu tiên là R và sau đó là 3 chữ số, chữ số đầu tiên là 7 còn lại hai chữ số sau là phân tử lượng của chất đó:
Ví dụ: môi chất NH3: R717
⮚ Môi chất lạnh thường dùng
Amoniac có công thức hoá học NH3 và ký hiệu môi chất là R717 là một chất khí không màu có mùi hắc đặc trưng Ở áp suất khí quyển có ts= -33,4 o C Có tính chất nhiệt động tốt phù hợp với máy lạnh nén hơi dùng máy nén piston
NH3 bền vững ở khoảng nhiệt độ và áp suất làm việc NH3 chỉ phân huỷ thành N2 và H2 ở 260 o C
Khi có nước và thép làm chất xúc tác thì NH3 phân huỷ ngay ở nhiệt độ 110 ÷
120 o C Vì vậy cần làm mát tốt ở đầu xilanh và hạn chế nhiệt độ cuối tầm nén càng thấp càng tốt
NH3 không ăn mòn các kim loại đen dùng chế tạo máy nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim của đồng, ngoại trừ đồng thau phốt phát Do đó không sử dụng đồng và các hợp kim của đồng trong máy lạnh NH3
• Tính chất vật lý Ở điều kiện ngưng tụ làm mát bằng nước nếu tnước = 25 o C nhiệt độ nước ra khỏi ngưng tụ t = 37 o C thì tk = 42 o C và Pk = 16,5 bar
Nhiệt độ cuối tầm nén rất cao nên phải làm mát bằng nước Áp suất bay hơi lớn hơn 1 bar (áp suất khí quyển) nên máy lạnh làm việc ít bị chân không Chỉ bị chân không khi nhiệt độ bay hơi nhỏ hơn –33,4 o C
Năng suất lạnh riêng khối lượng lớn nên lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống nhỏ
Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén và thiết bị gọn nhẹ (năng suất lạnh riêng thể tích là năng suất lạnh của 1 đơn vị thể tích môi chất) Độ nhớt nhỏ, tính lưu động cao nên tổn thất áp suất trên đường ống nhỏ
Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt lớn nên thuận lợi cho việc tính toán chế tạo thiết bị bay hơi và ngưng tụ
Hoà tan nước không hạn chế nên van tiết lưu không bị tắc ẩm
Không hoà tan dầu nên khó bôi trơn các chi tiết chuyển động cơ của máy nén và hệ thống máy lạnh phải bố trí bình tách dầu
Dẫn điện nên không sử dụng cho máy nén kín và nửa kín
Nhược điểm cơ bản nhất của NH3 là gây độc hại đối với con người và cơ thể sống Ở nồng độ 1% trong không khí gây ngất sau 1 phút
Có mùi đặc trưng khó chịu nên dễ phòng tránh
Làm giảm chất lượng sản phẩm bảo quản
Là môi chất lạnh dễ tìm, rẻ tiền, dễ vận chuyển và bảo quản
• Tính an toàn cháy nổ
Gây cháy nổ trong không khí ở nồng độ 13,5 ÷ 16% với nhiệt độ cháy 651 o C Vì vậy các gian máy NH3 không được dùng ngọn lửa trần và các gian máy phải thông thoáng
Qua các tính chất trên ngày nay NH3 trở thành môi chất quan trọng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực từ nhiệt độ bay hơi +10 ÷ - 60 o C
Môi chất lạnh R12 có công thức hoá học là CCl2F2, là một chất khí không màu có mùi thơm rất nhẹ, nặng hơn không khí khoảng 4 lần ở 30 o C Ở áp suất khí quyển có nhiệt độ sôi -29,8 o C
Bền vững trong phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc
Không phản ứng hoá học với dầu bôi trơn và vật liệu phụ trong hệ thống lạnh Không ăn mòn kim loại đen, màu và phi kim loại nhưng làm trương phòng một số chất hữu cơ như cao su và một số chất dẻo
Bắt đầu phân huỷ ở nhiệt độ 540 ÷ 565 o C khi có chất xúc tác, đến 760 o C thì phân huỷ hoàn toàn
• Tính chất lý học Áp suất ngưng tụ thuộc loại trung bình, ở nhiệt độ ngưng tụ 42 o C thì áp suất ngưng tụ Pk= 10 bar
Nhiệt độ cuối tầm nén thấp Áp suất bay hơi lớn hơn 1 bar (áp suất khí quyển)
Năng suất lạnh riêng khối lượng nhỏ, chỉ bằng 1/8 đến 1/10 NH3 nên lưu lượng tuần hoàn trong hệ thống lớn
Năng suất lạnh riêng thể tích bằng khoảng 60% của NH3 nên hệ thống cồng kềnh hơn Độ lưu động kém nên đường ống cửa van phải làm to
Không dẫn điện nên sử dụng được cho máy nén kín và nửa kín
Hoà tan dầu hoàn toàn nên rất thuận lợi cho việc bôi trơn
Không hoà tan nước nên nhược điểm rất lớn là gây tắc ẩm ở bộ phận tiết lưu
Có đặc tính rửa sạch cặn bẩn, cát bụi, gỉ sắt trên thành máy nén và thiết bị nên phải bố trí phin lọc cẩn thận
Có khả năng rò rỉ rất cao, có thể rò rỉ qua cả gang có cấu trúc tinh thể thô
Không độc hại đối với con người và cơ thể sống
Với nồng độ 30% gây ngạt vì thiếu dưỡng khí
Không ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản
Giá thành đắt tuy dễ kiếm, dễ bảo quản và vận chuyển
Do phá huỷ tầng ôzôn nên cấm sử dụng ở các nước công nghiệp từ 1/1/1996 và các nước đang phát triển từ 1/1/2006
• Tính an toàn cháy nổ
Không gây cháy nổ nên được gọi là môi chất lạnh an toàn
Là môi chất lạnh có công thức hoá học CHClF2, là chất khí không màu có mùi thơm rất nhẹ Ở áp suất khí quyển có ts = -40,8 o C
Bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc
Khi có chất xúc tác là thép, phân huỷ ở 550 o C
Không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng hoà tan và làm trương phòng một số chất hữu cơ (cao su, chất dẻo)
• Tính chất lý học Ở điều kiện ngưng tụ làm mát bằng nước, nhiệt độ ngưng tụ tk = 42 o C, Pk= 16,1 bar là môi chất có Pk khá cao Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình
24 Ở áp suất khí quyển có ts = -40,8 o C nên áp suất bay hơi thường lớn hơn áp suất khí quyển
Năng suất lạnh riêng thể tích lớn gần NH3 nên máy gọn nhẹ Độ nhớt nhỏ, tính lưu động lớn
Hoà tan hạn chế dầu nên gây khó khăn cho quá trình bôi trơn
Không hoà tan nước nhưng mức độ hòa tan lớn gấp 5 lần của R12 nên nguy cơ tắc ẩm giảm đi
Không dẫn điện nên có thể dùng cho máy nén kín và nửa kín
Không độc hại đối với cơ thể sống, khi nồng độ quá cao sẽ gây ngạt do thiếu dưỡng khí
Không ảnh hưởng xấu đến sản phẩm bảo quản
• Tính kinh tế Đắt tiền tuy dễ kiếm, dễ bảo quản và dễ vận chuyển
• Tính an toàn cháy nổ
Không cháy và không nổ tuy tính an toàn thấp hơn R12
Là hỗn hợp môi chất lạnh đồng sôi gồm 48,8% R22 và 51,2% R115 theo nồng độ khối lượng
Năng suất lạnh riêng thể tích tăng 20% so với R22
Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển là ts = - 45,5 o C Ngoài ra những tính chất khác gần giống R22
Cũng là môi chất đồng sôi nhưng thành phần chính lại là R12 gồm 73.8% và 26.2% R152a theo nồng độ khối lượng, nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển -33,5 o C, có tính chất nhiệt động giống như R12 nhưng có năng suất lạnh riêng thể tích lớn hơn khoảng 20% so với R12
Các chu trình làm việc cơ bản của máy lạnh nén hơi
1.4.1 Chu trình máy lạnh nén hơi 1 cấp
1.4.1.1 Chu trình khô a Định nghĩa
Máy nén làm việc ở vùng 2 pha rất dễ bị va đập thủy lực Mặt khác máy dãn nở rất cồng kềnh nên trong thực tế người ta cho máy nén làm việc ở vùng hơi bão hòa khô hoặc quá nhiệt và thay máy dãn nở bằng van tiết lưu
Chu trình khô là chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bảo hoà khô b Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.10: Chu trình khô c Nguyên lý làm việc
Hơi bão hòa khô từ TBBH đi đến máy nén, được nén đoạn nhiệt, đẳng entropy theo quá trình 1-2 Hơi quá nhiệt cao áp với thông số trạng thái 2 đi vào TBNT, ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 2-3, nhả nhiệt qk thành lỏng hoàn toàn Lỏng cao áp với thông số trạng thái 3 đi đến van tiết lưu và tiết lưu đẳng enthalpy thành hơi bão hòa ẩm hạ áp với thông số trạng thái 4 Môi chất với thông số trạng thái 4 đi vào TBBH nhận nhiệt q0 đẳng nhiệt, đẳng áp đến thông số trạng thái 1 rồi quay về máy nén Chu trình cứ thế tiếp diễn d Đồ thị
Hình 1.11: Đồ thị T-s và lgp-h của chu trình khô Điểm 1 : Giao điểm của Po và x=1 Điểm 2 : Giao điểm của đường S1≡S2 và đường Pk Điểm 3 : Giao điểm của đường x= 0 và đường Pk Điểm 4 : Giao điểm của h3≡ h4 và đường Po e Tính toán chu trình
- Nhiệt lượng nhận được ở THBH : qo = h1- h4
- Nhiệt lượng thải ra ở TBNT : qk = h2 - h3 qk= l + qo
1.4.1.2 Chu trình quá lạnh, quá nhiệt a Định nghĩa
Gọi là chu trình quá lạnh khi nhiệt độ của môi chất lỏng trước khi đi vào van tiết lưu nhỏ hơn nhiệt độ ngưng tụ và gọi chu trình quá nhiệt khi nhiệt độ hơi hút về máy nén lớn hơn nhiệt độ bay hơi (nằm trong vùng hơi quá nhiệt) Chu trình quá lạnh và quá nhiệt có cả hai đặc điểm trên
28 b Sơ đồ nguyên lý c Nguyên nhân quá lạnh, quá nhiệt
- Có bố trí thêm thiết bị quá lạnh lỏng sau thiết bị ngưng tụ
- Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng nên lỏng môi chất được quá lạnh ngay ở thiết bị ngưng tụ
- Do lỏng môi chất toả nhiệt ra môi trường trên đoạn đường ống từ thiết bị ngưng tụ đến thiết bị tiết lưu
- Sử dụng van tiết lưu nhiệt, hơi ra khỏi thiết bị bay hơi bao giờ cũng có một độ quá nhiệt nhất định
- Do tải nhiệt quá lớn và thiếu lỏng cấp cho thiết bị bay hơi
- Do tổn thất lạnh trên đường ống từ thiết bị bay hơi đến máy nén d Đồ thị lgP-h
Hình 1.12: Chu trình quá lạnh, quá nhiệt
Hình 1.13: Đồ thị lgP-h của chu trình quá lạnh- quá nhiệt
- Nhiệt lượng nhận được ở THBH : qo = h1’ - h4
- Năng suất lạnh riêng thể tích qov qov = qo/v1
- Nhiệt lượng thải ra ở TBNT : qk = h2 - h3’
1.4.1.3 Chu trình hồi nhiệt a Định nghĩa
Chu trình hồi nhiệt là chu trình có thiết bị trao đổi nhiệt giữa môi chất lỏng nóng (trước khi vào van tiết lưu) & hơi lạnh trước khi về máy nén b Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.14 : Chu trình hồi nhiệt
HN: thiết bị hồi nhiệt
Hơi quá nhiệt với thông số trạng thái 1 được hút về máy nén, nén đoạn nhiệt, đẳng entropy theo quá trình 1-2 Hơi quá nhiệt cao áp với thông số trạng thái 2 đi vào TBNT, ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 2-3, nhả nhiệt qk thành lỏng hoàn toàn Lỏng cao áp với thông số trạng thái 3 đi đến TBHN nhả nhiệt cho hơi từ TBBH đến thành lỏng quá lạnh Sau đó lỏng với thông số trạng thái 4 đi qua van tiết lưu và tiết lưu đẳng enthalpy thành hơi bão hòa ẩm hạ áp với thông số trạng thái 5 Môi chất với thông số trạng thái 5 đi vào TBBH nhận nhiệt q0 đẳng nhiệt, đẳng áp đến thông số trạng thái 6 rồi đi đến TBHN, nhận nhiệt đẳng áp từ lỏng sau TBNT trở thành hơi qúa nhiệt Chu trình cứ thế tiếp diễn d Đồ thị
Hình 1.15: Đồ thị Lgp-h và T-S của chu trình hồi nhiệt
Chu trình hồi nhiệt chủ yếu sử dụng cho máy lạnh môi chất R12 e Tính toán chu trình
- Nhiệt lượng nhận được ở THBH : qo = h6 – h5
- Năng suất lạnh riêng thể tích qov qov = qo/v1
- Nhiệt lượng thải ra ở TBNT : qk = h2 - h3
Một buồng lạnh sử dụng máy lạnh môi chất R22 làm việc ở nhiệt độ ngưng tụ tk
= 40 o C và nhiệt độ bay hơi t0 = -20 o C Cho biết Δt = t3 – t1 o K Hãy xác định các giá trị điểm nút và tính toán chu trình
B1 Xác định các điểm nút của chu trình tk= 40 ⇒ Pk= 15,33 Pa t0= -20 ⇒ P0= 2,45 Pa
Do Δt = t3 – t1 o K mà t3= tk= 40 o C ⇒ t1= t3 – 15 = 40 – 15 = 25 o C Điểm 6 : Giao điểm của x = 1 & đường P0= 2,45 Pa Điểm 3 : Giao điểm của x = 0 & đường Pk= 15,33 Pa Điểm 1 : Giao điểm của P0= 2,45 Pa và đường t1 % o C ở vùng quá nhiệt Điểm 2 : Giao điểm của S1= S2 = 1,89 kj/kg và đường Pk Điểm 4 : Tại thiết bị hồi nhiệt ta có h3 – h4 = h1 – h6 ⇒ h4 = h3 – (h1 – h6) = 518 kj/kg Điểm 4 : Giao điểm của h4 và đường Pk Điểm 5 : Giao điểm của h4= h5 = 518 kj/kg và đường P0 a/ Xây dựng đồ thị lg P- h
Hình 1.16: Đồ thị lgP-h b/ Bảng tập hợp các thông số trạng thái của các điểm nút Điểm 6 1 2 3 4 5
B2 Tính toán chu trình a/ Năng suất lạnh riêng khối lượng: qo= h6-h5 = 697-518 9 kj/kg b/ Năng suất lạnh riêng thể tích: qov v 1 q o
179 = 14232 kj/m 3 c/ Năng suất nhiệt riêng ngưng tụ: qk=h2-h3= 785-549 = 236 kj/kg d/ Tỉ số nén: π P 0
15 = 6,26 e/ Công nén riêng: l= h2-h1= 785-728 = 57 kj/kg
179 = 3,14 g/ Độ hoàn thiện chu trình:
1.4.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ đến khả năng làm việc của hệ thống
⮚ Ảnh hưởng của nhiệt độ ngưng tụ t k
Hình 1.17: Sự phụ thuộc của năng suất lạnh Q 0 vào nhiệt độ ngưng tụ t k
Khi tk tăng từ t3 lên t3’ thì q0 giảm 1 khoảng Δ q 0 và công nén cũng tăng 1 khoảng Δ l Do tk tăng nên pk tăng kéo theo π tăng dẫn đến λ giảm Theo biểu thức tính Q0
= Ở đây v1 giữ nguyên, Vlt giữ nguyên, λ và q0 giảm thì Q0 sẽ giảm
Ngược lại nếu tk giảm thì Q0 sẽ tăng
⮚ Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi t 0
Hình 1.18: Sự phụ thuộc của năng suất lạnh Q0 vào nhiệt độ bay hơi t0
Khi t0 giảm 1 khoảng Δ T 0 thì q0 giảm 1 khoảng Δ q 0 Hơn nữa khi t0 giảm, tỉ số nén tăng và λ giảm theo Thể tích riêng hơi hút v1 tăng do đó Q0 giảm
Ngược lại nếu t0 tăng Q0 tăng Ảnh hưởng của nhiệt độ bay hơi tới năng suất lạnh
Q0 mạnh hơn ảnh hưởng của tk tới 2-3 lần do có thêm ảnh hưởng của thể tích riêng v1
❖ Ngoài Q0, công nén hiệu dụng Ne và hệ số lạnh hiệu dụng ε e cũng phụ thuộc nhiệt độ ngưng tụ tk và bay hơi t0
• Tk tăng, Ne tăng và ε e giảm
• T0 giảm, Ne giảm và ε e giảm
1.4.2 Chu trình máy lạnh nén hơi nhiều cấp
1.4.2.1 Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn a Định nghĩa
Chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn là chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bão hoà khô, riêng quá trình nén được phân thành 2 cấp Hơi sinh ra ở máy nén hạ áp được làm mát trung gian b Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.19: Sơ đồ nguyên lý chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn c Đồ thị
Hình 1.20: Đồ thị T-S và lgP-h chu trình 2 cấp, 1 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn d Chu trình lý thuyết
Hơi bão hoà khô sau khi ra TBBH có thông số trạng thái p0, t1 được máy nén hạ áp hút về nén đoạn nhiệt đến trạng thái 2 có áp suất ptg, t2 , sau đó hơi môi chất được đưa vào thiết bị làm mát trung gian, môi chất nhả nhiệt cho môi trường làm mát theo quá trình 2-3 Đây là quá trình làm mát không hoàn toàn, hơi quá nhiệt trung áp ở trạng thái 3 được đưa vào máy nén cao áp và được nén đoạn nhiệt đến áp suất pk, t4 Sau đó môi chất được đưa đến thiết bị ngưng tụ và ngưng tụ thành lỏng hoàn toàn đến
36 trạng thái 5 Lỏng sau TBNT được đưa đến van tiết lưu và tiết lưu từ pk xuống p0 ứng với trạng thái 6 rồi đi vào TBBH nhận nhiệt trở về trạng thái 1 e Tính toán chu trình
- Côngnén riêng: l = lNHA + lNCA = (h2 – h1) + (h4 – h3) , kJ/kg
- Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị làm mát trung gian: qtg= h2 – h3 , kJ/kg
- Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk= h4 – h5 , kJ/kg
- Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo= h1 - h6 , kJ/kg
- Năng suất lạnh riêng thể tích: qov 1
1.4.2.2 Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn a Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.21: Sơ đồ nguyên lý chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn b Đồ thị
Hình 1.22: Đồ thị T-S và Lgp-h chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu làm mát trung gian không hoàn toàn c Chu trình lý thuyết
Hơi bão hoà khô sau khi ra TBBH có thông số trạng thái 1 được máy nén hạ áp hút về nén đoạn nhiệt đến trạng thái 2 có áp suất trung gian Tiếp theo hơi môi chất được làm mát đến điểm 3 ở thiết bị làm mát trung gian
Sau khi ra khỏi thiết bị làm mát trung gian hơi môi chất được hỗn hợp với hơi từ bình trung gian thành hỗn hợp hơi có số trạng thái 4 Sau đó máy nén cao áp nén đến áp suất pk với thông số trạng thái 5 Hơi cao áp được đưa vào TBNT và ngưng tụ thành lỏng hoàn toàn đến trạng thái 6
Lỏng qua van tiết lưu 1 tiết lưu đến trạng thái 7 Phần hơi sinh ra sau van tiết lưu
1 với thông số trạng thái 8 được đưa trở lại đầu hút máy nén cao áp, phần lỏng với trạng thái 9 đi qua van tiết lưu 2 rồi đi vào TBBH nhận nhiệt trở về đầu hút máy nén thấp áp d Tính toán chu trình
Gọi m1 là lượng môi chất vào NHA m4 là lượng môi chất vào NCA
Ta có lượng môi chất bão hoà khô ra khỏi BTG là m8 và lượng lỏng môi chất ra khỏi BTG vào van tiết lưu 2 là m1
Vậy tại bình trung gian ta có:
- Công nén riêng: l = lNHA + lNCA = (h2 – h1) + (h5 – h4) , kJ/kg
- Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị làm mát trung gian: qtg = h2 – h3 , kJ/kg
- Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = h5 – h6 , kJ/kg
- Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo= h1 – h10 , kJ/kg
- Năng suất lạnh riêng thể tích: qov 1
1.4.2.3 Chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn a Cơ sở hình thành
Nhược điểm chính của chu trình 2 cấp làm mát trung gian không hoàn toàn là hơi hút về máy nén chưa phải là hơi bão hoà khô → công nén chưa giảm tối đa và nhiệt độ cuối tầm nén cao Để khắc phục nhược điểm trên, cụ thể là làm mát hoàn toàn hơi nén hạ áp sau khi qua làm mát trung gian người ta cho sục thẳng hơi vào bình trung gian b Sơ đồ nguyên lý
Hình 1.23: Sơ đồ nguyên lý chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn
Hình 1.24: Đồ thị chu trình 2 cấp, 2 tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn d Chu trình lý thuyết
THIẾT BỊ NGƯNG TỤ
Tổng quan về thiết bị ngưng tụ
2.1.1 Vai trò, vị trí của thiết bị ngưng tụ
Trong các hệ thống lạnh, thiết bị ngưng tụ (TBNT) và thiết bị bay hơi (TBBH) là các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu, chúng chiếm khoảng 50 - 70% về khối lượng và 40
- 60% về thể tích của toàn bộ hệ thống lạnh Đây cũng là 2 trong số 4 phần tử cơ bản của hệ thống lạnh (cùng với máy nén và thiết bị tiết lưu) ) Ngoài ra còn có những thiết bị phụ khác cũng thực hiện các quá
51 trình trao đổi nhiệt khác nhau để nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống như thiết bị quá lạnh, thiết bị hồi nhiệt, bình trung gian và một số loại bình tách dầu
Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng Môi trường nhận nhiệt trong thiết bị ngưng tụ gọi là môi trường làm mát (thường là nước hoặc không khí)
2.1.2 Đặc điểm của thiết bị ngưng tụ
Nhiệt độ ngưng tụ tk trong hệ thống lạnh luôn lớn hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, còn nhiệt độ bay hơi to lại luôn luôn nhỏ hơn nhiệt độ của môi trường bị làm lạnh (hay của đối tượng làm lạnh khi làm lạnh trực tiếp) Để giảm tổn thất năng lượng ở các thiết bị trao đổi nhiệt thì phải vận hành các thiết bị này ở các độ chênh nhiệt độ kể trên với giá trị nhỏ nhất có thể được
Với điều kiện áp suất thấp trong thiết bị bay hơi, áp suất cao trong thiết bị ngưng tụ và các tính chất rất riêng của môi chất lạnh khi sôi và khi ngưng, máy lạnh làm việc trong điều kiện phụ tải nhiệt riêng (công suất nhiệt tính cho 1m 2 bề mặt truyền nhiệt) thấp, chỉ khoảng 1100 – 11000 W/m 2 , và đồng thời thiết bị trao đổi nhiệt này sẽ phải được tính toán theo các phương pháp và quan hệ riêng không phải theo cách tính thông thường
2.1.3 Phân loại thiết bị ngưng tụ
2.1.3.1 Khái niệm về thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt để hóa lỏng hơi môi chất sau khi nén trong chu trình máy lạnh Thiết bị ngưng tụ thường là thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt Hơi môi chất có áp suất, nhiệt độ cao truyền nhiệt cho nước hay không khí làm mát (qua bề mặt ngăn cách của ống hay kênh dẫn), do bị mất nhiệt hơi môi chất giảm nhiệt độ đến nhiệt độ bằng nhiệt độ bão hòa (hay nhiệt độ sôi) ở áp suất ngưng tụ thì bắt đầu ngưng tụ thành lỏng
Bỏ qua tổn thất ma sát của môi chất đi trong ống thì có thể xem áp suất của môi chất là không thay đổi trong suốt quá trình ngưng tụ Nhiệt độ ngưng tụ (tk) trong suốt quá trình này cũng là hằng số Áp suất (pk) và nhiệt độ ngưng tụ (tk) có thể xác định bằng đồ thị hay bằng hơi môi chất bão hòa, khi biết một trong hai thông số này sẽ xác định được thông số còn lại
Trong thiết bị ngưng tụ có thể xảy ra quá trình quá lạnh lỏng tức là hạ nhiệt độ lỏng ngưng tụ thấp hơn nhiệt độ ngưng tụ Sau khi toàn bộ hơi đã ngưng tụ thành lỏng,
52 lỏng ngưng tụ lại tiếp tục bị hạ nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ ngưng tụ tk, như vậy môi chất đã được làm quá lạnh lỏng: tql < tk Nhưng để đạt được quá trình đó phải có điều kiện là bề mặt F của thiết bị ngưng tụ đủ lớn (ống đủ dài), nhiệt độ môi trường làm mát thấp (chẳng hạn khi làm mát bằng nước giếng, nước máy) hay cường độ truyền nhiệt cao (khi quạt gió mạnh, bơm nước lưu lượng lớn)
Hình 2.1: Quá trình ngưng tụ
2.1.3.2 Phân loại thiết bị ngưng tụ
• Theo môi trường làm mát, có thể chia các thiết bị ngưng tụ thành 4 nhóm:
1 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước
2 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí
3 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí
4 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng môi chất sôi hay các sản phẩm công nghệ
• Theo đặc điểm của quá trình ngưng tụ môi chất, có thể chia các thiết bị ngưng tụ thành 2 nhóm lớn:
1 Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng ở bề mặt ngoài của bề mặt trao đổi nhiệt như thiết bị kiểu ống vỏ nằm ngang, kiểu ống vỏ đứng hay kiểu ống lồng ống …
2 Thiết bị ngưng tụ có môi chất ngưng trên mặt trong của bề mặt trao đổi nhiệt, như các thiết bị kiểu panen, kiểu tưới, kiểu bay hơi, các dàn ngưng trong tủ lạnh gia
Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước
đình, trong máy lạnh thương nghiệp và công nghiệp… Đây là nhóm thiết bị ngưng tụ được sử dụng rộng rãi nhất trong các hệ thống lạnh
• Theo đặc điểm của quá trình lưu động của môi trường làm mát qua bề mặt trao đổi nhiệt người ta còn chia các thiết bị ngưng tụ thành các nhóm:
1 Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn tự nhiên
2 Thiết bị ngưng tụ có môi trường làm mát tuần hoàn cưỡng bức
3 Thiết bị ngưng tụ có tưới chất lỏng làm mát
Các thiết bị ngưng tụ được sử dụng rộng rãi nhất và cho hiệu quả cao nhất trong điều kiện khí hậu nước ta :
- Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước (bình ngưng ống vỏ nằm ngang)
- Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí lưu động cưỡng bức (có quạt) như dàn ngưng không khí
- Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí (thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi hay kiểu xối tưới)
Trong các máy lạnh dân dụng và thương nghiệp công suất nhỏ cũng hay gặp các thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí đối lưu tự nhiên (không có quạt)
2.2 Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước
Gồm bình ngưng ống vỏ nằm ngang, bình ngưng ống vỏ thẳng đứng, thiết bị ngưng tụ kiểu phân tử và kiểu ống lồng
2.2.1 Bình ngưng ống vỏ nằm ngang
Bình ngưng gồm 1 bình hình trụ nằm ngang chứa bên trong nhiều ống trao đổi nhiệt đường kính nhỏ Bình ngưng loại này được dùng khá phổ biến cho cả các máy lạnh cỡ công suất trung bình và lớn, dùng thích hợp cho những nơi có nguồn nước sạch và sẵn nước, giá thành nước không cao
Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo của bình ngưng ống vỏ nằm ngang
2 ống nối đường cân bằng với bình chứa
5 ống nối van xả khí không ngưng
6 van xả không khí ở khoang nước
7 ống nước làm mát ra
8 ống nước làm mát vào
Hơi môi chất nóng từ máy nén được đưa vào phần trên của bình ngưng qua đường ống 3 bao phủ không gian giữa các ống, tỏa nhiệt cho nước làm mát đi trong ống và ngưng tụ thành lỏng Để tăng tốc độ nước và sự truyền nhiệt giữa hơi và nước lạnh, cũng như để kéo dài đường đi của nước trong bình ngưng, bố trí cho nước đi qua đi lại nhiều lần trước khi ra ngoài theo ống dẫn 7 Lỏng ngưng tụ ở phần dưới bình được dẫn ra ngoài qua ống 10 đi vào bình chứa Để thoát lỏng liên tục vào bình chứa phải có ống nối cân bằng (qua đầu 2) giữa bình ngưng và bình chứa
Các ống trong bình ngưng amôniắc thường là các ống trơn, thẳng, đường kính d 25 × 2.5mm và được núc hoặc hàn vào hai mặt sàng theo đỉnh của tam giác đều cạnh 34mm
Trong các hệ thống lạnh frêon, cấu tạo bình ngưng và các ống trao đổi nhiệt có một số khác biệt so với bình ngưng amôniắc để phù hợp với tính chất của môi chất Các ống trao đổi nhiệt thường là ống đồng có cánh nhôm lồng vào hoặc cuốn trên bề mặt ngoài của ống để tăng cường khả năng truyền nhiệt
Hình 2.3: Bình ngưng ống vỏ nằm ngang
⮚ Ưu, nhược điểm của thiết bị
- Đây là loại thiết bị ngưng tụ gọn, chắc chắn nhất và chiếm ít diện tích
- Bình ngưng cũng dễ chế tạo và lắp đặt, có thể sửa chữa và làm sạch ống bằng cơ học hay hóa chất
- Ống nước có đường kính 20 ÷ 50mm, tốc độ nước khoảng 1.5 → 2.5 m/s (giá trị lớn cho nước bẩn Nhiệt độ nước làm mát qua bình ngưng có thể tăng từ 4 ÷ 10K tức 1 kg nước nhận 6 → 33kJ nhiệt từ môi chất
- Yêu cầu khối lượng nước làm mát lớn và nhanh tạo cáu bẩn (nhất là khi chất lượng nước xấu) giảm nhanh khả năng truyền nhiệt
- Để tiết kiệm nước thường phải có tháp giải nhiệt tức phải đầu tư thêm kinh phí, chiếm thêm diện tích và thường gây ồn, ẩm môi trường lân cận
❖ Những hư hỏng thường gặp và cách khắc phục:
- Nếu chất lượng nước làm mát xấu và chế độ bảo dưỡng không đảm bảo thì bình ngưng rất dễ bị bám cáu bẩn làm tắc nghẽn đường nước, giảm khả năng truyền nhiệt nên nhiệt độ ngưng tụ tăng cao, công suất lạnh không đáp ứng được yêu cầu công nghệ → tẩy rửa cặn bằng cơ học (dùng bàn chải lông sắt) hoặc kết hợp với hóa chất (thường dùng sôda Na2CO3 5% để rửa) sau đó thổi sạch bằng khí nén
- Khi áp suất ngưng tụ tăng cao, kim áp kế rung mạnh, không ổn định thì phải xả khí không ngưng qua bình tách khí đặt phía trên bình chứa cao áp hay bình ngưng
- Nếu bơm nước hỏng hay đường ống dẫn bị rò → mất nước làm mát bình ngưng thì sẽ gây sự cố nguy hiểm cho cả hệ thống → phải đảm bảo hệ thống điều chỉnh tự động và bảo vệ tự động hoạt động tốt để cấp đủ nước cho bình ngưng hoặc ngừng máy nén khi lưu lượng và nhiệt độ nước làm mát không đảm bảo
- Định kỳ xả dầu để không có dầu bám ở bề mặt ống trao đổi nhiệt làm xấu điều kiện truyền nhiệt
2.2.2 Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng
* Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử
Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử gồm những phần tử riêng biệt là các ống trao đổi nhiệt (2) ghép với nhau thành từng cụm Mỗi phần tử như vậy xem như một bình ngưng ống vỏ nằm ngang loại nhỏ Các phần tử được lắp nối tiếp với nhau theo đường hơi môi chất và ghép song song theo đường nước làm mát Mỗi cụm này (trong hình vẽ gồm 3 phần tử) lại được ghép song song với nhau tạo thành thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử (trên hình vẽ gồm 2 cụm với 6 phần tử và 1 bình chứa ở dưới, có ống xả dầu)
N ử ụ ực la ứm m a ựt L o ỷn g N H 3
Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo của thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử
Trong mỗi phần tử, hơi môi chất được đưa vào ống (3) đi vào không gian giữa các ống trao đổi nhiệt (2) và được ngưng tụ lại do thải nhiệt cho nước làm mát đi trong các ống trao đổi nhiệt Nước được đưa vào từ ống góp ở phía dưới (1) và chảy song song qua các phần tử rồi đi ra ống góp ở phía trên (4) Như vậy, thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử trao đổi nhiệt theo nguyên lý ngược chiều
* Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng
Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng chỉ gồm có vỏ (ống ngoài) và một ống trong
Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo của thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống
1,6 Ống hơi và ống lỏng ra
2,5 Ống nước ra và ống nước vào
Hình 2.6: Thiết bị ngưng tụ kiểu ruột gà (ống lồng ống) Nguyên lý hoạt động:
Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống có cùng nguyên lý hoạt động như thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử Nước làm mát cũng đi trong ống, còn môi chất được chảy theo chiều ngược lại trong không gian giữa các ống Như vậy, nước và môi chất trao đổi nhiệt ngược chiều
⮚ Ưu và nhược điểm của cả 2 thiết bị kiểu phần tử và kiểu ống lồng:
- Có thể được sử dụng trong các hệ thống lạnh công suất trung bình và lớn
- Chắc chắn, nhẹ nhàng, dễ tháo lắp
- Có thể dễ làm quá lạnh môi chất ở đầu ra nên còn được dùng làm thiết bị quá lạnh đặt sau thiết bị ngưng tụ để giảm tiêu hao kim loại
❖ Nhược điểm: Độ kín khít nhỏ vì có nhiều mối nối
2.2.2 Thiết bị ngưng tụ kiểu panen
Với mục đích thay thế các ống không có mối hàn bằng thép tấm rẻ tiền hơn, người ta đã nghiên cứu chế tạo loại dàn ngưng panen
Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí
2.3.3 Sự khác biệt giữa thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi và kiểu tưới
Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi (tháp ngưng tụ) cũng là thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí Toàn bộ nhiệt do môi chất tỏa ra được truyền cho không khí và làm nước bay hơi Nhưng có những điểm khác biệt với thiết bị ngưng tụ kiểu tưới như sau:
- Trong thiết bị này không khí chuyển động cưỡng bức nhờ bố trí quạt hút hay quạt đẩy
- Tất cả các thiết bị chính (trừ bơm và đường ống nước) thì được đặt trong 1 vỏ kín chỉ để các cửa đưa gió vào và miệng thổi của quạt là thông với môi trường bên ngoài
2.4 Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí
Loại dàn ngưng này thường được sử dụng trong các tủ lạnh gia đình, trong các quầy hàng thực phẩm tươi sống, trong các máy điều hòa không khí, trên các phương tiện giao thông vận tải và cả những nơi không thể giải nhiệt bằng nước hoặc không có đủ nước để giải nhiệt
Dàn ngưng không khí được chia làm 2 loại: đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức
2.4.1 Dàn ngưng đối lưu tự nhiên
Loại dàn ngưng đối lưu tự nhiên có cấu tạo là một chùm ống xoắn phẳng bằng nhôm hoặc đồng có đường kính 4.8 ÷ 6.5mm và có bước ống là 40 ÷ 60mm Cánh là các sợi dây thẳng bằng thép có đường kính 1 ÷ 1.5mm và có bước cánh là 6 ÷ 9mm được hàn điểm vào chùm ống xoắn
Hình 2.12: Dàn ngưng không khí đối lưu tự nhiên
2.4.2 Dàn ngưng đối lưu cưỡng bức
Dàn ngưng đối lưu cưỡng bức thường có cấu tạo gồm một dàn ống trao đổi nhiệt bằng ống thép hoặc ống đồng có cánh nhôm hoặc cánh sắt bên ngoài, bước cánh nằm trong khoảng 3÷10mm
Hơi môi chất đi trong ống xoắn nhả nhiệt cho không khí bên ngoài ống để ngưng tụ thành lỏng Sự chuyển động của không khí có thể nhờ quạt (quạt hướng trục thổi qua với vận tốc 4÷5m/s_ đối lưu cưỡng bức) hoặc tự do (đối lưu tự nhiên)
⮚ Ưu và nhược điểm của thiết bị :
- Không dùng nước nên chi phí vận hành giảm Điều này rất phù hợp ở những nơi thiếu nước như khu vực thành phố và khu dân cư đông đúc
- Không sử dụng hệ thống bơm, tháp giải nhiệt, vừa tốn kém lại gây ẩm ướt môi trường xung quanh
- Đơn giản, dễ sử dụng
- So với các thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, dàn ngưng không khí ít hư hỏng và ít bị ăn mòn
- Chịu ảnh hưởng nhiều vào điều kiện khí hậu
- Mật độ dòng nhiệt thấp, nên kết cấu khá cồng kềnh và chỉ thích hợp cho hệ thống công suất nhỏ và trung bình
- Đối với dàn ngưng giải nhiệt bằng không khí cưỡng bức phải sử dụng quạt gió → sinh ra tiếng ồn làm ảnh hưởng đến môi trường sống và làm việc
Tính toán thiết bị ngưng tụ
Tính toán thiết bị ngưng tụ có thể là tính toán thiết kế hoặc tính kiểm tra
⮚ Tính thiết kế một thiết bị ngưng tụ thường phải qua các bước sau:
2.5.1 Chọn kiểu của thiết bị thiết kế và dự kiến chế độ làm việc dựa vào:
+ Đặc tính số lượng và chất lượng nguồn nước cung cấp
+ Diện tích và tình trạng mặt bằng gian thiết bị
+ Khả năng vật tư, thiết bị, thiết kế, vận hành, …
2.5.2 Xác định phụ tải nhiệt của thiết bị ngưng tụ Q k trong quá trình tính toán nhiệt chu trình máy lạnh, cùng với vận tốc, độ chênh lệch nhiệt độ của nước hay của không khí, độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit, các kích thước hình học của bề mặt truyền nhiệt:
→ Bề mặt truyền nhiệt F của thiết bị sẽ được xác định theo phương trình truyền nhiệt:
= Δ k - hệ số truyền nhiệt của thiết bị, W/m 2 K (có thể chọn) Δttb - hiệu nhiệt độ trung bình logarit giữa môi chất và môi trường làm mát, K qF = k.Δttb - mật độ dòng nhiệt, W/m 2
2.5.3 Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình giữa môi chất lạnh và môi trường Δt tb :
Thông thường, trong các thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước hay bằng không khí kiểu thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt thì Δttb được lấy theo trị số trung bình logarit
Hơi đi vào thiết bị ngưng tụ là hơi quá nhiệt có nhiệt độ t2, lớn hơn nhiệt độ tk và sau khi trao đổi nhiệt, ở nhiệt độ ngưng tụ này nó cũng có thể giảm nhiệt độ nếu bị làm quá lạnh trong thiết bị quá lạnh hay ngay trong thiết bị ngưng tụ
Trong tính toán thiết bị ngưng tụ thường chỉ coi nhiệt độ của môi chất trong thiết bị ngưng tụ là không đổi tk Cách tính này trong trường hợp thiết bị không có quá lạnh sẽ làm giảm Δttb so với trị số thực một ít và diện tích F được tính có dự trữ, còn trong trường hợp có quá lạnh, thì trị số của F cũng dao động ở trị số:
Nếu tính gần đúng, có thể sử dụng hiệu nhiệt độ trung bình số học:
Khi sử dụng dàn ngưng tụ bay hơi có thể coi nhiệt độ nước là không đổi nên: w k tb t t t = − Δ
2.5.4 Xác định tổng cộng chiều dài ống thiết bị ngưng tụ:
Theo phương pháp tính thiết kế, cũng có thể suy ra cách tính kiểm tra
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2
1 Hãy nêu vai trò, vị trí của thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh ?
2 Nhiệm vụ của thiết bị ngưng tụ là gì ?
3 Có thể phân loại thiết bị ngưng tụ theo các đặc điểm chính nào ?
4 Vẽ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của bình ngưng ống vỏ nằm ngang ?
5 Sự khác nhau giữa bình ngưng ống vỏ nằm ngang amoniắc và frêon ?
6 Ưu và nhược điểm của bình ngưng ống vỏ nằm ngang ?
7 Những hư hỏng thường gặp ở bình ngưng ống vỏ nằm ngang và cách khắc phục ?
8 Vẽ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử ?
9 Vẽ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống ?
10 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống ?
11 Nêu cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ kiểu panel ?
12 Ưu nhược điểm của thiết bị ngưng tụ kiểu panel ?
13 Vẽ cấu tạo của dàn ngưng không khí đối lưu tự nhiên ?
14 Ưu nhược điểm của dàn ngưng không khí so với các loại bình ngưng làm mát bằng nước ?
15 Trình bày sự khác biệt giữa thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi và kiểu tưới ?
16 Tính diện tích trao đổi nhiệt F cho máy nén lạnh MYCOM N2WA, biết :
Bình ngưng ống vỏ nằm ngang
Hiệu nhiệt độ trung bình logarit Δttb = 5
17 Tớnh diện tớch trao đổi nhiệt F và chiều dài tổng thể đường ống ị42 của dàn ngưng tụ bay hơi cho máy nén lạnh MYCOM N4WB, biết :
18 Tính diện tích trao đổi nhiệt F cho dàn ngưng không khí, biết :
THIẾT BỊ BAY HƠI
Tổng quan về thiết bị bay hơi
3.1.1 Lý thuyết chung về thiết bị bay hơi
3.1.1.1 Vai trò, vị trí của thiết bị bay hơi
Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt, trong đó gas lạnh ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp thu nhiệt từ môi trường cần làm lạnh, sôi và hoá hơi để chuyển từ lỏng sang hơi
Cùng với thiết bị ngưng tụ, máy nén và thiết bị tiết lưu, thiết bị bay hơi là một trong những thiết bị quan trọng nhất không thể thiếu được trong các hệ thống lạnh
3.1.1.2 Đặc điểm của thiết bị bay hơi
Nhiệt độ ngưng tụ tk trong hệ thống lạnh luôn lớn hơn nhiệt độ môi trường xung quanh, còn nhiệt độ bay hơi to lại luôn luôn nhỏ hơn nhiệt độ của môi trường bị làm lạnh (hay của đối tượng làm lạnh khi làm lạnh trực tiếp) Để giảm tổn thất năng lượng ở các thiết bị trao đổi nhiệt thì phải vận hành các thiết bị này ở các độ chênh nhiệt độ kể trên với giá trị nhỏ nhất có thể được
Với điều kiện áp suất thấp trong thiết bị bay hơi, áp suất cao trong thiết bị ngưng tụ và các tính chất rất riêng của môi chất lạnh khi sôi và khi ngưng, máy lạnh làm việc trong điều kiện phụ tải nhiệt riêng (công suất nhiệt tính cho 1m 2 bề mặt truyền nhiệt) thấp, chỉ khoảng 1100 – 11000 W/m 2 , và đồng thời thiết bị trao đổi nhiệt này sẽ phải được tính toán theo các phương pháp và quan hệ riêng không phải theo cách tính thông thường
3.1.2 Phân loại thiết bị bay hơi
Có nhiều cách phân loại thiết bị bay hơi:
• Theo môi trường làm lạnh :
- Thiết bị bay hơi làm lạnh chất tải lạnh lỏng như nước, nước muối, glycol…
- Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí Trong loại này lại chia làm hai nhóm :
Bộ lạnh bay hơi trực tiếp (không khí tuần hoàn tự nhiên) và thiết bị làm lạnh không khí bay hơi trực tiếp (không khí tuần hoàn cưỡng bức)
• Theo mức độ choán chỗ của môi chất lạnh lỏng trong thiết bị :
- Ở thiết bị bay hơi kiểu ngập thì môi chất lạnh lỏng bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt
- Ở thiết bị bay hơi kiểu không ngập thì môi chất lạnh lỏng không bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt mà một phần bề mặt này được dùng để làm tăng độ quá nhiệt môi chất lạnh
• Theo điều kiện tuần hoàn của chất tải lạnh :
- Thiết bị bay hơi có chất tải lạnh tuần hoàn kín như bình bay hơi ống vỏ
- Thiết bị bay hơi có chất tải lạnh tuần hoàn hở như thiết bị bay hơi kiểu panel
Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng
3.2.1 Thiết bị bay hơi ống vỏ kiểu ngập
Hình 3.1: Bình bay hơi ống vỏ amoniắc kiểu ngập lỏng
1, 10 – nắp bình ; 2 – tách lỏng ; 3 – áp kế ; 4 - ống trao đổi nhiệt ; 5 – mặt sàng ;
6 - ống xả không khí ; 7,8 - ống nước (muối) vào và ra ; 9 – xả nước ; 11 – thân ;
12 - ống amoniắc lỏng vào ; 13 – xả dầu ; 14 – bầu dầu ; 15 – bộ điều chỉnh mức lỏng
; 16 – van tiết lưu ; 17 – van điện từ
⮚ Nguyên lý làm việc : Đây là loại TBBH được dùng phổ biến nhất trong các hệ thống lạnh công suất trung bình và lớn Nguyên lý cấu tạo và quá trình truyền nhiệt giống như bình ngưng tụ làm mát bằng nuớc, nhưng ở đây chất lỏng được làm lạnh chảy trong ống còn môi chất sôi ở bề mặt ngoài trong không gian giữa các ống Lỏng hạ áp được đưa vào trong thiết bị nhận nhiệt của chất lỏng, sôi và hoá hơi để tạo thành hơi hạ áp, tiếp tục đi qua bình tách lỏng nhằm tách các hạt lỏng trước khi về máy nén
- Kết cấu chắc chắn ,dễ vệ sinh
- Bề mặt trao đổi nhiệt lớn nên phụ tải nhiệt lớn từ 4000 - 4600W/m 2
- Ít tốn kém nguyên liệu
- Có nguy cơ nứt ống do chất lỏng đóng băng
Hình 3.2: Bình bay hơi ống vỏ Freon kiểu ngập lỏng
Hình 3.3: Bình bay hơi ống vỏ kiểu ngập lỏng 3.2.2 Thiết bị bay hơi ống vỏ, môi chất sôi trong ống và trong kênh
Hình 3.4: Bình bay hơi ống vỏ ống chữ U môi chất sôi trong ống
1, 2 – môi chất lạnh vào ra ; 3 – nắp bình ; 4, 9 - ống vào, ra của chất tải lạnh ; 5 – ống sôi ; 6 – tấm chắn ; 7 - xả khí ; 8 – thân bình ; 10 – xả chất tải lạnh ; 11 – đường zic zắc chất tải lạnh
Hình 3.5: Bình bay hơi ống vỏ chùm ống thẳng, môi chất sôi trong ống
1 – môi chất lạnh vào ra ; 2 – nắp trước ; 3, 7 – lối ra, vào của chất tải lạnh ;
4 – tấm chắn ; 5 - ống chứa môi chất sôi ; 6 – van xả khí ; 8 – mặt sàng ;
10 – xả chất tải lạnh ; 11 – đường chất tải lạnh đi zic-zắc
Là thiết bị bay hơi kiểu chất lỏng làm lạnh không ngập Môi chất lạnh lưu động sôi và bay hơi ở phía bên trong ống nhận nhiệt của chất lỏng chuyển động bên ngoài ống làm cho môi chất lạnh sôi Các tấm chắn thẳng đứng đặt trong không gian giữa các ống bên trong vỏ để tăng tốc độ chuyển động của chất tải lạnh, tốc độ trung bình khoảng 0,3 – 0,8 m/s
- Phụ tải nhiệt tương đối lớn
- Tránh được sự cố đóng băng và nổ ống
- Dể bị ăn mòn và rò rỉ
- Khó chế tạo, khó vệ sinh
3.2.2.1 Dàn lạnh panen Để làm lạnh các chất lỏng trong chu trình hở người ta sử dụng các dàn lạnh panen
1 - Bình giữ mức-tách lỏng ; 2 - Hơi về máy nén ; 3- Ống góp hơi ;
4 - Góp lỏng vào ; 5 - Lỏng vào ; 6 - Xả tràn nước muối ; 7 - Xả nước muối ;
8 - Xả cạn ; 9 - Nền cách nhiệt ; 10 - Xả dầu ; 11 - Van an toàn
Cấu tạo của dàn gồm 2 ống góp lớn nằm phía trên và phía dưới, nối giữa 2 ống góp là các ống trao đổi nhiệt dạng ống trơn thẳng đứng
Môi chất chuyển động và sôi trong các ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động ngang qua ống Các dàn lạnh panen được cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức - tách lỏng Môi chất lạnh đi vào ống góp dưới và đi ra ống góp trên
Tốc độ luân chuyển của nước muối trong bể khoảng 0,5÷0,8 m/s, hệ số truyền nhiệt k = 460÷580 W/m 2 K Khi hiệu nhiệt độ giữa môi chất và nước muối khoảng 5÷6
K, mật độ dòng nhiệt của dàn bay hơi panen khá cao khoảng 2900÷3500 W/m 2
Dàn lạnh panen kiểu ống thẳng có nhược điểm là quảng đường đi của dòng môi chất trong các ống trao đổi nhiệt khá ngắn và kích thước tương đối cồng kềnh Để khắc phục điều đó người ta làm dàn lạnh theo kiểu xương cá
Dàn lạnh xương cá được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống làm lạnh nước, nước muối và được sử dụng nhiều trong sản xuất đá cây
Hình 3.7: Dàn lạnh xương cá
Về cấu tạo, tương tụ dàn lạnh panen nhưng ở đây các ống trao đổi nhiệt được uốn cong, do đó chiều dài mỗi ống tăng lên đáng kể Các ống trao đổi nhiệt gắn vào các ống góp trông giống như một xương cá khổng lồ Đó là các ống thép áp lực dạng trơn, không cánh Dàn lạnh xương cá cũng có cấu tạo gồm nhiều cụm (môđun), mỗi cụm có 1 ống góp trên và 1 ống góp dưới và hệ thống 2÷4 dãy ống trao đổi nhiệt nối giữa các ống góp
Mật độ dòng nhiệt của dàn bay hơi xương cá tương đương dàn lạnh kiểu panen tức khoảng 2900÷3500 W/m 2
Hình 3.8: Dàn lạnh tấm bản
Ngoài các dàn lạnh thường được sử dụng ở trên, trong công nghiệp người ta còn sử dụng dàn bay hơi kiểu tấm bản để làm lạnh nhanh các chất lỏng Ví dụ hạ nhanh dịch đường và glycol trong công nghiệp bia, sản xuất nước lạnh chế biến trong nhà máy chế biến thực phẩm
Cấu tạo dàn lạnh kiểu tấm bản hoàn toàn giống dàn ngưng tấm bản, gồm các tấm trao đổi nhiệt dạng phẳng có dập sóng được ghép với nhau bằng đệm kín Hai đầu là các tấm khung dày, chắc chắn được giữ nhờ thanh giằng và bulông Đường chuyển động của môi chất và chất tải lạnh ngược chiều và xen kẻ nhau Tổng diện tích trao đổi nhiệt rất lớn Quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi chất thực hiện qua vách tương đối mỏng nên hiệu quả trao đổi nhiệt cao Các lớp chất tải lạnh khá mỏng nên quá trình trao đổi nhiệt diễn ra nhanh chóng Dàn lạnh tấm bản NH3 có thể đạt k 2500÷4500 W/m 2 K khi làm lạnh nước Đối với R22 làm lạnh nước hệ số truyền nhiệt đạt k = 1500÷3000 W/m 2 K Đặc điểm của dàn lạnh kiểu tấm bản là thời gian làm lạnh rất nhanh, khối lượng môi chất lạnh cần thiết nhỏ
Nhược điểm là chế tạo phức tạp nên chỉ có các hãng nổi tiếng mới có khả năng chế tạo Do đó khi hư hỏng, không có vật tư thay thế, sửa chữa khó khăn
Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí
3.3.1 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí kiểu khô
Là thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, trong đó không khí (lưu động ngoài chùm ống) thải nhiệt cho môi chất sôi trong ống hoặc cho chất tải lạnh chảy trong ống Nếu không khí được làm lạnh do truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống ta gọi là thiết bị làm lạnh trực tiếp, còn nếu không khí được làm lạnh do truyền nhiệt cho nước hay chất tải lạnh lỏng đi trong ống được gọi là thiết bị làm lạnh gián tiếp
Hình 3.9 : Dàn lạnh không khí
3.3.2 Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ướt
Hình 3.10: Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ướt
1 – máng chắn nước ; 2 – buồng phun ; 3 – quạt gió ; 4 – động cơ ; 5 - cửa gió lạnh ; 6 – van phao ; 7 – đáy nước ; 8 - ống xả đáy ; 9 - ống dẫn nước lạnh ; 10 - ống xả tràn ; 11 – vòi phun nước
⮚ Nguyên lý làm việc : Được sử dụng rộng rãi trong điều hoà không khí, không khí được làm lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc nước muối lạnh phun ra từ các vòi phun nhờ quạt
- Thực hiện các quá trình trao đổi nhiệt ở độ chênh lệch nhiệt độ nhỏ giữa nước và chất tải lạnh và hạ nhiệt độ không khí thấp hơn, đồng thời thay đổi độ ẩm không khí theo yêu cầu
⮚ Thiết bị làm lạnh không khí kiểu hỗn hợp
Hình 3.11: Thiết bị làm lạnh không khí kiểu hỗn hợp
1 – không khí lạnh ; 2 – quạt gió ; 3 – chắn nước ; 4 - dàn phun nước ;
5 – dàn bay hơi ; 6 - không khí tuần hoàn ; 7 – bể chứa nước
Không khí trong phòng qua cửa gió tiếp xúc với dàn lạnh truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống hạ nhiệt độ xuống rồi lại được làm lạnh nhờ được tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh phun từ ống phun nước Tấm chắn giữ không cho nước bay theo vào phòng
- Được dùng trong điều hoà không khí nên thay đổi được nhiệt độ và độ ẩm không khí theo yêu cầu
3.3.3 Tính toán thiết bị bay hơi
Có 2 bài toán tính toán thiết bị bay hơi : Tính kiểm tra và tính thiết kế
Tính toán thiết bị bay hơi là xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết để đáp ứng phụ tải nhiệt đã cho
+ Chế độ nhiệt ẩm của buồng lạnh
+ Loại thiết bị bay hơi
- Thông số cần xác định : Diện tích trao đổi nhiệt, bố trí và kết cấu thiết bị bay hơi
Các bước tính toán dàn lạnh
3.3.3.1 Chọn loại thiết bị bay hơi
Chọn kiểu loại dàn lạnh cho hệ thống lạnh cũng dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau như đặc điểm cấu tạo, yêu cầu về làm lạnh …
3.3.3.2 Tính diện tích trao đổi nhiệt
= k - hệ số truyền nhiệt của thiết bị, W/m 2 K (có thể chọn)
81 Δttb - hiệu nhiệt độ trung bình logarit, K q0f - mật độ dòng nhiệt, W/m 2
Qo – công suất lạnh yêu cầu của thiết bị bay hơi, W
3.3.3.3 Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình Δt tb m in m ax m in m ax ln t t t t t tb Δ Δ Δ
= Δ Δ Δtmax, Δt min- hiệu nhiệt độ lớn nhất và bé nhất ở đầu vào và ra của thiết bị trao đổi nhiệt
3.3.3.4 Xác định lưu lượng chất lỏng hoặc không khí làm lạnh
Lưu lượng chất lỏng được làm lạnh ở thiết bị bay hơi được xác định theo công thức sau: t C
C – nhiệt dung riêng của chất lỏng, J/kg.K ρ – khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m 3 Δt - độ chênh nhiệt độ của chất lỏng vào, ra thiết bị bay hơi, o C
Lưu lượng không khí làm lạnh được xác định theo công thức sau:
CKK – nhiệt dung riêng của không khí, C n = 1,0 kJ/kg.K ρKK – khối lượng riêng của không khí , kg/m 3 , ρ
KK = 1,15÷1,2 kg/m 3 ΔtKK - độ chênh nhiệt độ của không khí vào, ra thiết bị bay hơi, o C
2 Theo phương pháp tính thiết kế, cũng có thể suy ra cách tính kiểm tra
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3
1 Hãy nêu vai trò, vị trí của thiết bị bay hơi trong hệ thống lạnh ?
2 Nhiệm vụ của thiết bị bay hơi là gì ?
3 Có thể phân loại thiết bị bay hơi theo các đặc điểm chính nào ?
4 Vẽ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của thiết bị bay hơi ống vỏ kiểu ngập ?
5 Ưu nhược điểm của thiết bị bay hơi ống vỏ kiểu ngập ?
6 Vẽ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của thiết bị bay hơi ống vỏ môi chất sôi trong ống ?
7 So sánh ưu và nhược điểm của 2 loại bình bay hơi ống vỏ môi chất sôi ngoài ống và sôi trong ống ?
8 Nêu cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của thiết bị bay hơi kiểu panel ?
9 Nêu cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của dàn lạnh xương cá ?
10 Nêu cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của dàn lạnh tấm bản ?
11 Nêu ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của dàn lạnh tấm bản ?
12 Có bao nhiêu loại thiết bị bay hơi làm lạnh không khí Kể tên ?
13 Sự khác nhau giữa dàn lạnh không khí kiểu khô và dàn lạnh không khí kiểu ướt ?
14 Hãy so sánh ưu và nhược điểm của dàn lạnh không khí kiểu khô và dàn lạnh không khí kiểu ướt ?
15 Khi nào người ta dùng dàn lạnh nước lạnh hoặc dàn lạnh nước muối ?
16 Tính diện tích trao đổi nhiệt F cho dàn lạnh quạt, biết :
THIẾT BỊ TIẾT LƯU
Tổng quan về thiết bị tiết lưu
Hình 4.1: Hình ảnh các loại thiết bị tiết lưu
Quá trình tiết lưu là quá trình giảm áp suất do ma sát mà không sinh ngoại công khi môi chất chuyển động qua những chỗ có trở lực cục bộ đột ngột
Ví dụ : môi chất chuyển động qua nghẽn van tiết lưu
Hình 4.2: Tiết lưu không sinh ngoại công của một dòng môi chất
Cáp tiết lưu
Cáp tiết lưu (ống mao) được sử dụng trong hệ thống lạnh nhỏ như: tủ lạnh dân dụng, thương mại, máy điều hòa.
Thiết bị tiết lưu tay
Van tiết lưu tay là van tiết lưu được điều chỉnh bằng tay Van có kết cấu tương tự van chặn Khác biệt cơ bản của van tiết lưu là ren của ti van mịn hơn so với van chặn nhằm điều chỉnh lưu lượng một cách chính xác
Thiết bị tiết lưu nhiệt
Van tiết lưu nhiệt là van tiết lưu điều chỉnh tự động nhờ độ quá nhiệt của hơi hút về máy nén
Van tiết lưu nhiệt có 2 loại van: van tiết lưu nhiệt cân bằng trong và van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài
Hình 4.5: Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong
1 – thân van ; 2 – màng đàn hồi ; 3 – mũ van ; 4 – đế van ; 5 – kim van ; 6 – lò xo nén
; 7 – vít điều chỉnh độ quá nhiệt ; 8 – nắp ; 9 - ống nối ; 10 – đầu cảm nhiệt ; 11- dàn bay hơi
Hình 4.6: Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài
13 – ống nối với đường hút máy nén ; 14 – tấm chặn Van tiết lưu nhiệt gồm khoang áp suất quá nhiệt p1 có màng đàn hồi, đầu cảm nhiệt 10, ống nối 9 Phía trong khoang được nạp môi chất dễ bay hơi (thường chính là môi chất sôi sử dụng trong hệ thống lạnh) Nhiệt độ quá nhiệt (cao hơn nhiệt độ sôi to) được đầu cảm 10 biến thành tín hiệu áp suất để làm thay đổi vị trí của màng đàn hồi Màng đàn hồi được gắn với kim van 5 nhờ thanh truyền 12 nên khi màng co dãn, kim van 5 trực tiếp điều chỉnh cửa thoát phun môi chất lỏng vào dàn
Van tiết lưu nhiệt hoạt động như sau: Nếu tải nhiệt của dàn tăng hay môi chất vào dàn ít, độ quá nhiệt hơi hút tăng, áp suất p1 tăng, màng 2 dãn ra, đẩy kim van 5 xuống dưới, cửa thóat môi chất mở rộng hơn cho môi chất lỏng vào nhiều hơn Khi môi chất lạnh vào nhiều, độ quá nhiệt hơi hút giảm, p1 giảm, màng 2 bị kéo lên trên khép bớt cửa môi chất vào ít hơn và độ quá nhiệt lại tăng, chu kỳ điều chỉnh lặp lại, và dao động quanh vị trị đã đặt Độ quá nhiệt có thể điều chỉnh nhờ vít 7 Khi vặn vít thuận chiều kim đồng hồ tương ứng độ quá nhiệt tăng, và ngược chiều kim đồng hồ là độ quá nhiệt giảm Khi điều chỉnh hết mức, có thể thay đổi 20% năng suất lạnh của van
Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong chỉ sử dụng cho các loại máy lạnh nhỏ, dàn bay hơi bé, tổn thất áp suất không lớn Khi cần giữ áp suất bay hơi và nhiệt độ bay hơi ổn định, đối với các dàn lạnh có công suất lớn và tổn thất áp suất lớn người ta phải sử dụng loại van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài
Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài có thêm ống nối 13 lấy tín hiệu áp suất hút ở gần đầu máy nén (bố trí càng gần đầu máy nén càng tốt) Áp suất phía dưới màng đàn hồi không còn là áp suất po mà là áp suất hút ph Do tổn thất áp suất ở dàn bay hơi thay đổi theo tải nên áp suất hút ph là tín hiệu cấp lỏng bổ sung để hoàn thiện hơn chế độ cấp lỏng cho dàn bay hơi.
Thiết bị tiết lưu nhiệt điện tử
Thiết bị tiết lưu điện tử
Hình 4.9: Thiết bị tiết lưu điện tử
Thiết bị phao tiết lưu
Hình 4.10: Thiết bị phao tiết lưu
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4
1 Định nghĩa quá trình tiết lưu ?
2 Vai trò của thiết bị tiết lưu trong hệ thống lạnh ?
3 Có bao nhiêu cách phân loại tiết lưu Kể tên ?
4 Sự khác biệt giữa van tiết lưu tay và van thường ?
5 Nguyên lý làm việc của van tiết lưu nhiệt ?
6 Có mấy loại van tiết lưu nhiệt ?
7 Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lý hoạt động của van tiết lưu nhiệt cân bằng trong ?
8 Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lý hoạt động của van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài ?
9 Các môi chất được sử dụng cho van tiết lưu nhiệt cân bằng trong và cân bằng ngoài ?
10 Môi chất R22 được sử dụng với van tiết lưu nhiệt nào ? Tại sao ?
11 Nguyên lý làm việc của van tiết lưu nhiệt điện ?
12 Có mấy loại van phao tiết lưu ?
CÁC THIẾT BỊ PHỤ, DỤNG CỤ VÀ ĐƯỜNG ỐNG TRONG HỆ THỐNG LẠNH
Vật liệu cách nhiệt, hút ẩm
Vật liệu cách nhiệt trong hệ thống lạnh làm nhiệm vụ không cho nhiệt độ môi trường bên ngoài tỏa nhiệt vào bên trong hệ thống đường dẫn gas lạnh hoặc bên trong môi trường cần làm lạnh
Một số vật liệu cách nhiệt phổ biên được sử dụng như sau:
- Ống gel superlon sử dụng để bọc cách nhiệt ống gas
Hình 5.25: Ống gel superlon bọc cách nhiệt ống gas
- Ống gel trắng (Korea) sử dụng để bọc cách nhiệt ống gas
Hình 5.26: Ống gel superlon bọc cách nhiệt ống gas
- Tấm panel sử dụng cho cách nhiệt kho lạnh, kho cấp đông,
Hình 5.27: Tấm panel sử dụng cho cách nhiệt kho lạnh, kho cấp đông,
Và ngoài ra còn rất nhiều loại vật liệu sử dụng cách nhiệt khác được sử dụng khá nhiều trong các hệ thống lạnh
Vật liệu hút ẩm là các chất, hợp chất như: Silicagel, calcium chloride, Canxi oxit, Activated Mineral (Clay), Calcium Sunfat, Các chất này được sử dụng để duy trì tình trạng độ ẩm thấp bằng cách hấp thụ lấy hơi nước trong không khí
Trong hệ thống lạnh đối với gas lạnh freon không hòa tan nước, khi qua thiết bị tiết lưu nếu còn ẩm trong hệ thống thì rất dễ bị nghẹt ( đặt biết đối với các hệ thống lạnh có nhiệt độ âm) Vì vậy cần sử dụng hạt hút ẩm để ngậm ẩm trước khi qua tiết lưu
Hình 5.28: Phin lọc chứa hạt hút ẩm
Các thiết bị tự động hóa hệ thống lạnh
Thiết bị tự động hóa trong hệ thống lạnh rất đa dạng và các hệ thống ngày càng có mức độ tự động cao hơn
Những thiết bị liên quan đến điều khiển và tự động hóa hệ thống lạnh như: Contactor, Timer, rơ le trung gian, bộ điều khiển nhiệt độ, đèn tín hiệu, chuông, PLC, biến tần, màn hình Scada, rơ le áp suất, cảm biến áp suất, cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ, cảm biến tốc độ gió, các phần mềm ứng dụng, các thiết bị bảo vệ CB, CB chống giật,
Hình 5.29: Một số thiết bị tự đống hóa sử dụng trong hệ thống lạnh
Hình 5.30: Tự động hóa điều khiển kho lạnh
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5
1 Vai trò của thiết bị phụ trong hệ thống lạnh ?
2 Chức năng của tháp giải nhiệt trong hệ thống lạnh ?
3 Viết công thức xác định công suất của tháp giải nhiệt ?
4 Kể tên các loại bình chứa ?
5 Vẽ cấu tạo và nêu chức năng của bình chứa cao áp ?
6 Nhiệm vụ của bình chứa hạ áp ?
7 Bình chứa dầu được sử dụng trong hệ thống lạnh nào ? Nêu nguyên lý làm việc ?
8 Kể tên các loại bình tách ?
9 Nêu nguyên lý làm việc của bình tách lỏng và bình tách dầu ?
10 Tại sao phải lắp đặt thiết bị tách khí không ngưng ?
11 Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lý làm việc của thiết bị tách khí không ngưng ?
12 Bình trung gian có mấy dạng ? Kể tên
13 Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lý làm việc của bình trung gian đặt đứng ống xoắn ruột gà ?
14 Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lý làm việc của bình trung gian nằm ngang ?
15 Thiết bị hồi nhiệt được sử dụng trong hệ thống lạnh nào ? Tại sao người ta không dùng thiết bị hồi nhiệt trong hệ thống lạnh NH3 ?
16 Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lý làm việc của thiết bị hồi nhiệt ?
17 Nêu những sự cố có thể xảy ra nếu không lắp đặt bộ lọc ẩm và lọc cơ khí ? Tại sao xảy ra những sự cố trên ?
18 Nêu chức năng của van chặn ?
19 Nêu chức năng của van 1 chiều ?
20 Nêu chức năng của kính xem ga ?
KỸ THUẬT GIA CÔNG ĐƯỜNG ỐNG
Kỹ thuật gia công đường ống
6.1.1 Vật liệu – thiết bị - dụng cụ
6.1.1.1 Vật liệu: Ống đồng có đường kính hiện nay phổ biến là phi 6mm, phi 10mm, phi 12mm, phi 16mm, phi 19mm và có nhiều đường kính ốn đồng lớn hơn được sử dụng cho các loại máy công nghiệp hoặc các hệ máy lạnh có công suất lớn
Hình 6.1: Ống đồng các loại
Và chiều dày của ống đồng thông thường của 1 số hãng theo bảng thông số sau: Ngoài ống đồng là vật tư chính, còn có những vật tư quan trọng được sử dụng trong quá trình gia công ống đồng như các loại, rắc co, ống sắt, giấy nhám, que hàn bạc, que hàn thau
Hình 6.2: Bộ rắc co ống đồng 6.1.1.2 Thiết bị: Mô hình hệ thống lạnh
Bộ dao cắt ống, bộ loe ống, bộ nong ống, kiềm nhọn, mỏ lếch, dũa, etô, bình oxy lớn, bình gas lớn, bộ mỏ hàn, êtô,
Hình 6.3: Bộ hàn gió đá và đèn khò
Nối ống bằng phương pháp hàn hay tháo gỡ các mối hàn để sửa chữa trong hệ thống lạnh thì người ta sẽ sử dụng bộ hàn gió đá và đèn khò Tùy vào điều kiện sử dụng mà người ta sử dụng cả hai loại này Bộ hàn gió đá thì thường dùng cho quy mô hàn nhiều, các mối hàn thau, cố định … Còn với đèn khò gồm có 1 bình gas mini và một đầu đèn khò, do nhỏ gọn nên dễ vận chuyển nên thường hàn với quy mô nhỏ, mối hàn giữa các ống nhỏ và chủ yếu cho mối hàn bạc
Một bộ hàn gió đá gồm có:
- 1 bình axetylen (bình gas đốt)
- 2 bộ van điều áp gắn trên 2 bình gas và gió
- Ống dẫn gas và gió
Hình 6.4: Cấu tạo mỏ hàn gió đá
- Giá đỡ dùng để cố định toàn bộ bình gas và gió
- Một số dụng cụ phụ trợ khác
Hình 6.5: Bộ hàn gió đá
Chú ý: Khi hàn phải loại bỏ tất cả các vật dễ gây cháy nổ, khu vực hàn phải sạch sẽ, tránh xa những nơi có nguồn điện, người hàn phải được học nội quy trước khi hàn và phải có trang bị quần áo bảo hộ khi hàn
6.1.2.1 Đặc điểm đường ống sử dụng trong hệ thống lạnh
Chọn kích thước ống đồng (đường kính, chiều dày) phù hợp theo tiêu chuẩn kỹ thuật, lắp đặt của hãng thiết bị được cung cấp cho công trình
Lắp đặt đường ống dẫn môi chất lạnh (ống đồng):
6.1.2.2 Phương pháp lấy một đoạn ống trong cuộn ống Để đảm bảo cắt 1 đoạn ống theo kích thước yêu cầu từ 1 cuộn ống Cần phải trải cuộn ống ra trên 1 đường thẳng nằm trên mặt phẳng Đường ống trải ra dài hơn so với yêu cầu
Hình 6.7: Trải ống đồng trên 1 đường thẳng
119 Ống đồng phi 6mm và phi 10mm việc lấy 1 đoạn ống trong 1 cuộn ống ra so với các đường ống có kích thước lớn hơn dễ dàng hơn rất nhiều
+ Đo kích thước theo yêu cầu trước khi cắt ống
Công tác đo cắt ống phải được thực hiện chính xác tránh thừa thiếu ống, tránh mối hàn tiếp nối nằm tại vị trí bị ứng suất uốn, xoắn như góc lượn, điểm tỳ, ngoài ra để thuận tiện khi thi công cũng như kiểm tra, phải chú ý tránh hàn nối tại các điểm khuất hay góc chết như các vị trí xuyên tường, góc nhà…
Cắt ống cần chú ý tránh để bavia, bụi bẩn rơi vào trong ống Phải dùng dụng cụ lấy via vắt trong ống tránh làm tăng trở lực trong đường ống
Tại các góc lượn (cút) với ống từ phi 19mm trở lên dùng cút hàn, còn lại ta sử dụng dụng cụ uốn (Bender đúng tiêu chuẩn để tránh dập, móp ống)
Kiểm tra cẩn thận chiều dài của ống, sau đó lấy dũa vạch dấu vào chỗ cần phải cắt ống
- Đặt ống vào giữa những con lăn đĩa cắt
- Đặt đúng lưỡi dao cắt vào vạch dấu đã vạch bằng dũa
- Vặn tay vít tới khi lưỡi cắt chạm sát vào ống đồng
- Quay từ từ dao cắt xung quanh ống để dao cắt ăn sâu dần vào ống
- Sau khi thấy nhẹ tay, siết thêm tay vít để làm tăng sức ép của dao cắt, và lại quay dao xung quanh ống
- Tiếp tục cắt bằng cách tăng dần sức ép của đĩa cắt nhưng không mạnh quá để khỏi làm ống hỏng (ảnh hưởng đến quá trình nông ống và loe ống để kết nối với hệ thống)
- Tẩy sạch rìa (nạo ba via) miệng ống bằng dao cạo ba via
- Trong khi làm sạch rìa, phải để dốc đầu ống xuống để phôi đồng không rơi vào bên trong ống
Hình 6.8: Dao cắt Ống đồng 6.1.2.4 Phương pháp uốn ống bằng lo xo và thiết bị uốn ống
Trong quá trình thi công lắp đặt hệ thống, không phải lúc nào đường ống dẫn môi chất cũng nằm trên một đường thẳng, chính vì vậy ta phải uốn ống để vừa đảm bảo tính thẩm mĩ, không lảm ảnh hưởng đến chất lượng ống cũng như yêu cầu lắp đặt hệ thống Hiện nay người ta thường sử dụng voam uốn ống, với các kích thước ống nhỏ hơn (D
= < 16mm) để tiết kiệm chi phí có thể sử dụng lò xo uốn ống Các bước để uốn ống như sau:
- Đặt ống cần uốn vào đúng rãnh tương ứng với đường kính của ống
- Xác định góc cần uốn
- Quay cần gạt một góc đúng bằng góc cần uốn để tạo hình ống theo yêu
Hình 6.9: Bộ uống Ống đồng chuyên dụng
Hình 6.10: Bộ uống Ống đồng sử dụng lò xo uống ống 6.1.2.5 Phương pháp loe miệng ống
Trước khi loe nhớ lồng rắc co đúng chủng loại vào ống (phải thật lưu ý để tránh phải cắt ống khi quên lồng rắc co:
- Kiểm tra lại miệng ống xem đã làm sạch rìa ống chưa, ống có bị hư hỏng gì không (miệng ống khi chiếu lên mặt phẳng phải là hình tròn, nếu là hình elip phải tiến hành cắt lại ống)
- Đặt ống vào trong bộ kẹp, chọn đường kính của lỗ kẹp thật sự phù hợp với đường kính của ống Kiểm tra lại rắc co đã lồng vào ống chưa
- Đặt vị trí của ống sao cho đầu ống cao hơn mặt của đồ kẹp tùy theo kích cỡ rắc co, kẹp chặt ống
Gắn đồ gá có gắn đầu loe ống vào và tiến hành vặn tay vặn để đầu loe ép chặt vào ống, khi vặn nờn vặn vào độ một vũng lại nới ra ẳ vũng rồi lại vặn tiếp
- Khi đầu loe đã ăn sâu tới mức cần thiết thì vặn ngược lại để rút đầu ra
- Kiểm tra đầu ống đã loe (nếu ống bị nứt là do ta đã vặn đầu loe vào quá nhanh)
- Kiểm tra lại để chắc chắn là đường kính ống đã làm vừa khít bên trong rắc co
Một số sai sót sau khi loe ống
Hình 6.11: Loe ống đồng sai kỹ thuật 6.1.2.6 Phương pháp nông miệng ống Để nối hai đầu ống có cùng đường kính, ta phải làm rộng một đầu để đầu kia có thể đưa lọt vừa khít vào, sau đó hàn lại Hiện nay người ta có thế nối 2 ống cùng kích thước bằng cách loe cả hai ống và kết nối bằng hai đầu ren ngoài hoặc sử dụng các rắc nối nhanh và đầu ép cos chuyên dụng Các bước nông ống đồng như sau:
- Đưa ống vào bộ kẹp và chọn đường kính lỗ cho phù hợp với đường kính ống
Kết nối mô hình hệ thống máy lạnh
6.2.1 Sơ đồ chu trình lạnh
1 Máy nén; 2 Dàn ngưng làm mát bằng không khí; 3 Ống mao; 4
Dàn bay hơi làm lạnh không khí; 5
Máy nén hút hơi môi chất sinh ra ở dàn bay hơi, nén lên áp suất cao đẩy vào dàn ngưng Tại đây, môi chất nhả nhiệt cho môi trường làm mát và ngưng tụ thành lỏng cao áp Môi chất lỏng đi qua phin lọc, lưu lượng kế đến cáp tiết lưu, tiết lưu xuống áp suất và nhiệt độ yêu cầu, rồi đưa vào dàn bay hơi Tại dàn bay hơi, môi chất nhận nhiệt của môi trường, bay hơi ở áp suất thấp Hơi sinh ra được máy nén hút về, chu trình tiếp tục tuần hoàn
6.2.2 Thiết bị, dụng cụ và vật tư
Yêu cầu Nội dung Điểm
Kỹ thuật Thực hiện đúng kỹ thuật, đúng qui trình 5
Thao tác Chuẩn, chính xác 2
An toàn Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị 1
Tổ chức Nơi làm việc ngăn nắp, gọn gàng 1
Thời gian Đảm bảo đúng thời gian yêu cầu 1
TT Loại trang thiết bị Số lượng
1 Mô hình lạnh cơ bản 5 bộ
6.2.3 Qui trình thực hiện: a Qui trình tổng quát:
Tên các bước công việc
Thiết bị, dụng cụ, vật tư
Tiêu chuẩn thực hiện công việc
Lỗi thường gặp, cách khắc phục
1 Chuẩn bị trang thiết bị
Mô hình lạnh cơ bản Dây mềm
Phải thực hiện đúng qui trình cụ thể ở mục 3.1
2 Lắp ráp sơ đồ chu trình
Mô hình lạnh cơ bản Dây mềm
Phải thực hiện đúng qui trình cụ thể ở mục 3.2
3 Hút chân không, nạp gas, vận hành, thu ga về dàn nóng
Mô hình lạnh cơ bản Dây mềm
Kìm, tua vít Gas, N2, bộ đồng hồ nạp gas,VOM, ampe kìm
Phải thực hiện đúng qui trình cụ thể ở mục 3.3, 3.4, 3.5, 3.6
Yêu cầu sạch sẽ, cẩn thận
Phải thực hiện đúng qui trình cụ thể ở mục 3.7 b Qui trình cụ thể:
6.2.4 Chuẩn bị trang thiết bị
+ Cụm phin lọc, mắt gas, lưu lượng kế
Lưu ý : Kiểm tra tình trạng thiết bị khi lựa chọn
6.2.5 Lắp ráp sơ đồ theo chu trình
Hình 6.17: Sơ đồ lắp ráp
Ví dụ lắp ráp hệ thống theo quy trình sau:
Bước 1: Nối đầu đẩy máy nén với đầu vào đồng hồ cao áp
Bước 2: Nối đầu ra đồng hồ cao áp với đầu vào dàn ngưng
Bước 3: Nối đầu ra dàn ngưng với đầu vào cụm phin lọc mắt gas lưu lượng kế
Bước 4: Nối đầu ra cụm phin lọc mắt gas lưu lượng kế với đầu vào cụm cáp tiết lưu và dàn lạnh
Bước 5: Nối đầu ra cụm cáp tiết lưu và dàn lạnh với đầu vào máy nén
Hình 6.18: Sơ đồ hút chân không Hút chân không theo quy trình sau:
Bước 1: Lắp ráp sơ đồ hút chân không như hình vẽ
Bước 2: Mở tất cả các van chặn trong hệ thống Sau đó cho bơm chân không chạy và mở van V1, V2 trên bộ đồng hồ nạp gas cho đến khi áp suất chỉ trên đồng hồ hạ áp chỉ -30 inHg thì tiến hành hút chân không thêm khoảng 10-15 phút nữa
Bước 3: Đóng van V1, V2 sau đó tắt bơm chân không Kết thúc quá trình hút chân không
Hình 6.19: Quy trình nạp gas Nạp gas theo quy trình sau:
Bước 1: Kết nối sơ đồ nạp gas như hình vẽ
Bước 2: Cho máy nén quạt dàn nóng dàn lạnh chạy
Bước 3 : Mở van chai gas sau đó mở van V1 cho gas đi vào hệ thống
Cách tính thông số áp suất khi nạp gas to = tyêu cầu - (7 ÷ 10) o C Tra bảng bảo hòa tìm Po (bar) Áp suất chỉ trên đồng hồ là áp suất dư do đó
Pd = P0 – Pkq (bar) sau đó đổi ra đơn vị PSI
Nhiệt độ bay hơi : to = tyêu cầu - (7 ÷ 10) o C
Nạp gas ở áp suất ứng với nhiệt độ to của từng loại môi chất tương ứng trên đồng hồ nạp
Lưu ý : Trong quá trình nạp cần quan sát dòng điện, quan sát băng tuyết đóng ở dàn lạnh ở ống về, kiểm tra dàn nóng, kiểm tra dàn lạnh cho đến khi đạt nhiệt độ yêu cầu Bước 4 : Sau khi nạp gas xong tiến hành đóng van V1, va chai gas sau đó tháo bộ đồng hồ nạp ra khỏi hệ thống
6.2.8 Vận hành đo đạc các thông số kỹ thuật
- Cấp nguồn cho hệ thống
- Cho quạt dàn lạnh làm việc Sau đó cho quạt dàn ngưng và máy nén chạy
- Lúc máy nén bắt đầu làm việc vặn mở từ từ van đầu hút rồi mở hoàn toàn
Lần đo Áp suất đầu hút Áp suất đầu đẩy
Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn lạnh
Nhiệt độ tại dàn lạnh
Nhiệt độ không khí ra khỏi dàn nóng
Nhiệt độ không khí tại dàn nóng
Nhận xét về sự ảnh hưởng của các thông số đến năng suất lạnh
6.2.9 Thu gas về dàn nóng
- Khóa van chặn đầu ra dàn ngưng
- Quan sát áp suất trên đồng hồ hạ áp khi kim chỉ 0 PSI thì tiến hành khóa van đầu vào dàn ngưng
* Bài tập thực hành của học sinh, sinh viên:
1 Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, vật tư
2 Chia nhóm: Mỗi nhóm từ 4- 5 học sinh thực hành mô hình lạnh cơ bản
3 Thực hiện qui trình tổng quát và cụ thể
* Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập:
Yêu cầu Nội dung Điểm
Kỹ thuật Thực hiện đúng kỹ thuật, đúng qui trình 5
Thao tác Chuẩn, chính xác 2
An toàn Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị 1
Tổ chức Nơi làm việc ngăn nắp, gọn gàng 1
Thời gian Đảm bảo đúng thời gian yêu cầu 1
Kết nối mô hình hệ thống điều hòa không khí
6.3.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy điều hòa không khí
Hình 6.20: Nguyên lý hoạt động của máy điều hòa không khí
1 Máy nén, 2.Bình tách lỏng, 3.Dàn lạnh, 4.Dàn nóng, 5.Phin lọc, 6.Cáp tiết lưu,
7.Động cơ quạt, 8.Quạt ly tâm, 9.Quạt hướng trục
6.3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống điều hòa không khí
Môi chất thực hiện quá trình sôi trong dàn bay hơi (dàn lạnh 3) và chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi Ở đây còn một phần ẩm nên cần qua bình tách lỏng 2 để chuyển thành hơi Như thế khi môi chất vào máy nén sẽ an toàn hơn, không có ẩm nhằm tránh hiện tượng va đập thủy lực có thể làm hỏng máy nén Hơi được máy nén 1 hút về và đẩy lên dàn ngưng tụ (dàn nóng 4) Tại dàn ngưng tụ môi chất ở trạng thái nhiệt độ và áp suất cao được quạt hướng trục 9 làm mát, thực hiện quá trình ngưng tụ (chuyển từ trạng thái hơi sang trạng thái lỏng) và thải nhiệt ra môi trường bên ngoài Môi chất lỏng từ dàn ngưng tụ tới phin lọc 5 qua thiết bị tiết lưu (cáp tiết lưu 6) Khi qua thiết bị tiết lưu, nhiệt độ và áp suất giảm đến giá trị thích hợp thành hơi bảo hòa
133 ẩm và chuyển tới dàn bay hơi để tiếp tục thực hiện quá trình bay hơi Tại đây môi chất thay đổi trạng thái từ lỏng sang hơi và thu nhiệt của môi trường xung quanh dàn bay hơi và nhả không khí lạnh ra không gian cần làm mát bằng quạt ly tâm 8 Quá trình cứ như thế liên tục xảy ra trong máy điều hòa không khí loại cửa sổ
6.3.3 Kết nối mô hình hệ thống điều hòa không khí
Hình 6.21: Hệ thống được kết nối theo thứ tự có trong sơ đồ
1 Bảng điều khiển; 2 Thiết bị bay hơi, bình tách lỏng và cáp tiết lưu; 3 Đồng hồ lưu lượng, phin lọc; 4 Máy nén; 5 Bộ đồng hồ và rơ le áp suất; 6 Thiết bị ngưng tu; Hệ thống dây kết nối
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6
1 Trình bày quy trình sử dụng bộ hàn gió đá?
2 Liệt kê những thiết bị cần sử dụng trong quá trình gia công ống đồng?
3 Nêu trình tự các bước lã ống đồng?
4 Liệt kê chiều dày và đường kính ống đồng?
5 Nêu trình tự kết nối các thiết bị của hệ thống lạnh?
6 Tại sao phải hút chân không
7 Vẽ sơ đồ kết nối hút chân không và sạc gas hệ thống lạnh