lạnh bằng CO 2 lỏng. Để cấp lỏng cho điện cực phải sử dụng một bơm CO 2 lỏng đặc biệt. 5. Xử lý bề mặt bằng điện hoá Trong việc xử lý bề mặt nhôm để tạo một lớp ôxit dày, chất điện phân phải có nhiệt độ từ 21 đến 26,5 o C. Nhiệt toả ra do dòng điện phân trung bình khoảng 35 W/cm 2 diện tích bề mặt liên tục phải đợc thải ra môi trờng bên ngoài. Việc làm lạnh chất điện phân có chứa axit sunfuric đợc thực hiện nhờ các ống làm lạnh bằng chì. Nớc lạnh tuần hoàn trong ống có nhiệt độ khoảng 5 o C nhờ một máy lạnh. Cả trong quá trình mạ kim loại, tuỳ theo từng loại chất điện phân mà nhiệt độ bề mặt phải giữ ở nhiệt độ không đổi từ 20 đến 60 o C. Từ các bề mặt zyanid ví dụ nh mạ đồng hoặc cadmi cần định kỳ loại bỏ cacbonat natri. Để loại bỏ cacbonat natri ngờ ta sử dụng phơng pháp kết tinh chậm dung dịch ở nhiệt độ khoảng -4 o C. Cần thiết phải kết tinh chậm để tinh thể hình thành có kích thớc lớn, dễ loại bỏ khỏi dung dịch. Để làm lạnh các chất điện phân có tính ăn mòn cao ngời ta sử dụng nhiều loại vật liệu đặc biệt trong đó có ống chất dẻo flo. Đối với việc đánh bóng kim loại bằng chất điện phân, ngời ta cố gắng đạt đợc bề mặt có độ phẳng cao và có khả năng phản chiếu lớn. Để tiến hành đánh bóng, ngời ta nhúng sản phẩm cần đánh bóng vào bên cạnh một điện cực trong bể chất điện phân và nối vào nguồn điện 1 chiều, trong đó sản phẩm cần đánh bóng là cực anốt. Các thử nghiệm cho thấy, nhiệt độ chất điện phân vào khoảng -30 o C sẽ cho hiệu quả đánh bóng cao nhất. Nhiệt độ càng cao, hiệu quả đánh bóng càng phụ thuộc vào sự ổn định của điện thế. Do đó cần duy trì ổn định nhiệt độ chất điện phân ở nhiệt độ thấp là rất cần thiết. Tốc độ đánh bóng phụ thuộc không những nhiệt độ của bể mà còn phụ thuộc vào loại chất điện phân sử dụng. Chất điện phân trên cơ sở cồn mêtyl cho tốc độ đánh bóng cao nhất. 1.2.10.2 Vật liệu phi kim loại và các vật liệu khác Khi hạ nhiệt độ đủ thấp, các chất dẻo đàn hồi bị hoá cứng và giòn, rất dễ bị vỡ vụn hoặc có thể gia công cơ khí. Sau khi hạ nhiệt độ xuống -190 o C trong nitơ lỏng, nylông và polyêtylen có thể đợc nghiền mịn. Các chi tiết ép bằng cao su hoặc bằng các chất dẻo thờng thờng có ba via. Dùng tay loại bỏ các ba via này rất khó khăn và mất nhiều 37 công sức. Nếu đa chúng qua CO 2 lỏng sau đó đa vào thùng quay hình tang trống hoặc máy mài tia thì các ba via đợc loại bỏ dễ dàng bằng phơng pháp cơ khí. Các vết cắt măng xông của săm xe ôtô, xe máy, xe đạp có thể đợc ghép chín tốt hơn nhiều nếu chổ tiếp giáp (chổ măng xông) đợc làm lạnh sơ bộ trớc đó xuống -7 o C. Việc làm lạnh tiến hành đơn giản bằng cách ép chúng lên bề mặt lạnh, ví dụ ép lên một bề mặt ống đợc làm lạnh từ bên trong môi chất lạnh hoặc chất tải lạnh. Nếu nhúng gổ vào amôniắc lỏng thì sau 15ữ20 phút gổ trở nên dẻo và có thể uốn nắn dễ dàng. Sợi bông sẽ bóng nh lụa nếu nh sợi đợc nhúng vào dung dịch kiềm natri. Trong khi xử lý, sợi phải căng để chống lại xu hớng co rút của sợi. Khi xử lý độ bền kéo của sợi cũng tăng lên. Dung dịch kiềm phải đợc giữ ở nhiệt độ 5 đến 10 o C. Sau khi xử lý sợi vẫn ở trạng thái căng, đợc nhúng nớc nóng 60 ữ 80 o C và sau đó đợc rửa sạch bằng nớc. Một phơng pháp mới cho hiệu quả tơng tự là nhúng sợi bông vào amôniắc lỏng sôi ở áp suất thờng -33 o C. Hơi amôniắc đợc thu hồi lại bằng máy nén lạnh. 1.2.11 ứng dụng khác 1.2.11.1 Các phòng thử nghiệm 1. Thử nghiệm thiết bị giao thông Nhiều thiết bị giao thông đòi hỏi tiến hành thử nghiệm trong các phòng đặc biệt với các điều kiện nhiệt độ, độ ẩm có thể thay đổi theo yêu cầu thử nghiệm. Ví dụ nh phòng thí nghiệm toa tàu hỏa. Nhiệt độ của phòng thử nghiệm phải tơng ứng với điều kiện khí hậu khắc nghiệt nhất bên ngoài trời ở Việt Nam là 0 đến +60 o C và cho các tàu quốc tế từ -40 đến +50 o C. Ngoài ra trong phòng còn có thể tạo ra các điều kiện ma gió để thử nghiệm độ kín và khả năng hoạt động của các cửa sổ, cửa ra vào và các thiết bị khác trên tàu trong mọi điều kiện thời tiết. Đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao bên ngoài phải thử nghiệm tình trạng hoạt động của hệ thống lạnh, điều hoà trên tàu. 38 Các thử nghiệm các phơng tiện giao thông khác trên bộ bao gồm thử nghiệm tính chất khí động ở tốc độ cao, các đặc tính của động cơ hoạt động ở nhiệt độ cao nhất và thấp nhất ngoài trời. Nhiệt độ phòng có thể điều chỉnh giữa +70 o C và -50 o C, tốc độ không khí đạt 200 km/h (ngang tốc độ ôtô). Phòng thử nghiệm cần có hệ thống làm lạnh công suất lớn, nhằm thải nhiệt qua kết cấu bao che, nhiệt do động cơ ôtô gây ra và nhiệt do quạt tuần hoàn gió tỏa ra. Để tạo ra lu lợng không khí lớn tuần hoàn với tốc độ lớn cần có quạt công suất rất lớn nên nhiệt thải ra từ động cơ quạt rất cao. Công suất quạt có thể lên tới vài ngàn kW. Để tuần hoàn không khí ngời ta sử dụng quạt trục vít, đờng kính đạt đến 10m hoặc lớn hơn. Trở lực dòng chảy không vợt quá 25mbar. Đối với các ôtô lạnh cần phải nghiên cứu sự truyền nhiệt qua vách cách nhiệt và các cửa cách nhiệt ở các tốc độ khác nhau và nhiệt độ khác nhau. Đối với việc thiết kế, chế tạo máy bay việc thử nghiệm các tải cơ và nhiệt hoặc tải động và tĩnh là rất cần thiết. Máy bay đặc biệt máy bay siêu âm chịu tải nhiệt rất lớn bởi vì nhiệt độ bề mặt máy bay thay đổi rất nhanh. Khi cất cánh giả sử máy bay có nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trờng là 30 o C, nhng chỉ sau vài phút nhiệt độ bề mặt do ma sát với không khí có thể lên tới 150 o C. Khi hạ cánh nhiệt độ thay đổi ngợc lại. Bởi vì nhiệt độ trong máy bay thay đổi chậm, thậm chí không thay đổi do đợc điều hoà không khí, hiệu nhiệt độ lớn đó tạo ra các ứng lực thay đổi. Các ứng lực này là nguyên nhân gây ra hiện tợng mỏi của vật liệu chế tạo. Đối với máy bay vận tải dân dụng tuổi thọ đòi hỏi cao hơn nhiều so với máy bay quân sự. Để thử nghiệm sự vận hành của máy bay Concorde Anh và Pháp đã xây dựng một phòng thử nghiệm thay đổi nhiệt độ. ở đây có thể tiến hành cả thí nghiệm cơ học và nhiệt học trong đó nhiệt độ không khí có thể điều chỉnh từ 150 o C đến -35 o C. Thiết bị lạnh bao gồm một phần là máy nén piston, công suất 3.800 kW ở nhiệt độ bay hơi -1 o C và nhiệt độ ngng tụ +35 o C, một phần là máy nén ly tâm với công suất lạnh 4.200 kW ở nhiệt độ bay hơi -62 o C trong đó amôniắc là môi chất lạnh đồng thời là chất tích lạnh. Để làm nóng nhanh không khí ngời ta sử dụng một calorife cho nớc nóng 180 o C chảy qua. Các vệ tinh nhân tạo bay trên quỹ đạo cũng chịu tác động rất lớn của nhiệt độ. Ban đêm, nhiệt độ xuống -170 o C và ban ngày nhiệt độ 39 lên tới 100 o C. Để thử nghiệm khả năng chịu nhiệt độ thay đổi của vệ tinh ngời ta xây dựng phòng thử nghiệm vũ trụ, trong đó các điều kiện làm việc của vệ tinh đợc mô phỏng. Do yêu cầu chân không cao trong phòng thí nghiệm nên không có thành phần đối lu và dẫn nhiệt. Việc nâng và hạ nhiệt độ vệ tinh đợc thực hiện bằng bức xạ nhiệt. 2. Động cơ và các dụng cụ Rất nhiều thiết bị kỹ thuật muốn đa ra sản xuất hàng loạt, các nhà sản xuất cần phải tiến hành thử nghiệm trong những điều kiện khí hậu khắc nhiệt nhất mà thiết bị có thể chịu đựng trên thực tế. Muốn vậy cần có hệ thống làm lạnh và sởi để có thể thay đổi nhiệt độ phòng một cách tuỳ ý theo các điều kiện thử nghiệm - Để thử nghiệm các động cơ ôtô và đặc biệt động cơ máy bay làm việc trong các điều kiện khác nhau ngời ta xây dựng các phòng thử nghiệm mô phỏng điều kiện khí hậu thực tế mà ôtô có khả năng phải chịu đựng trên thực tế. Phòng thử nghiệm này có khoảng nhiệt độ có thể thay đổi trong khoảng từ -50 o C đến 70 o C tơng đơng nhiệt độ vùng Bắc cực hay trên sa mạc và ở áp suất khác nhau. Đối với ôtô áp suất thay đổi không đáng kể có thể bỏ qua. Đối với động cơ máy bay áp suất làm việc thay đổi đáng kể, tuỳ thuộc vào độ cao. ở độ cao ngang mực nớc biển áp suất khí quyển là 760mmHg, ở độ cao 20 km áp suất chỉ còn 41mmHg, ở độ cao 25km áp suất 19mmHg. - Trong phòng thí nghiệm quang học và cơ khí chính xác cần mô phỏng các điều kiện khí hậu ở đó chúng sẽ làm việc. Nhiệt độ có thể điều chỉnh trong khoảng từ -65 o C đến +80 o C và có thể điều chỉnh bằng chơng trình. ở phạm vi nhiệt độ trên 0 o C độ ẩm tơng đối phải điều chỉnh đợc từ 40% đến 100%. - Các dụng cụ ngắt điện đặc biệt cho điện cao thế cũng cần thử nghiệm ngay ở nơi sản xuất với các điều kiện nhiệt độ từ -50 o C đến 50 o C kể cả trong điều kiện bị đóng băng. Tổn thất điện hoá của các đờng dây cao thế cũng cần đợc nghiên cứu và thử nghiệm. 3. Công nghệ lai tạo giống thực vật 40 Trong kỹ thuật sinh học lai tạo giống phục vụ ngành nông, lâm nghiệp, yêu cầu thực tế đặt ra là cần lai tạo ra những giống cây có khả năng chịu đựng điều kiện khí hậu khắc nghiệt để có thể gieo trồng ở những vùng khí hậu nhất định. Có những giống đòi hỏi chịu đựng nhiệt độ cao, không khí khô hạn, có giống đòi hỏi phải chịu đựng khí hậu lạnh, ẩm ớt. ở một số viện nghiên cứu và lai tạo giống thực vật ngời ta đã xây dựng các phòng thử nghiệm, đó là các nhà kính ở trong đó ngời ta trồng các loài thực vật thử nghiệm, nhiệt độ không khí có thể điều chỉnh đợc. Những phòng thí nghiệm đó ngời ta gọi là phytotron. Các thông số khí hậu có thể điều chỉnh đợc trong các phòng này là nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ CO 2 , cờng độ chiếu sáng vv Điều kiện chiếu sáng đợc mô phỏng nh ngày và đêm. 1.2.11.2 Làm mát động cơ và máy phát Nhiệt độ môi trờng càng cao, khối lợng không khí đợc hút vào động cơ đốt trong càng nhỏ do đó công suất động cơ giảm. Bằng cách làm lạnh không khí cấp cho động cơ ngời ta có thể nâng công suất động cơ lên cao hơn. Không khí cấp cho động cơ diesel có thể làm lạnh trực tiếp nhờ chu trình nén khí hoặc gián tiếp nhờ môi chất lạnh sôi. Trên hình 1-7 giới thiệu hệ thống thiết bị làm mát không khí cấp cho động cơ diezen. Không khí đợc nén qua máy nén ly tâm 1 và đa vào làm mát sơ bộ bằng nớc ở thiết bị trao đổi nhiệt 3, sau đó làm mát bằng môi chất lạnh sôi ở bình bay hơi 4 rồi cấp vào động cơ diezen. Máy lạnh có máy nén ly tâm 6, bình ngng làm mát 7, van tiết lu 5 và bình bay hơi 4. Để truyền động cho máy nén ngời ta dùng động cơ tua bin 8 làm việc nhờ vòng tuần hoàn hơi frêôn. Để truyền động cho máy nén ly tâm 1 ngời ta dùng động cơ tua bin 2 chạy bằng khí thải từ động cơ diezen. Những cuộn dây của các máy phát điện lớn thờng đợc làm mát bằng nớc hoặc bằng khí hyđrô. Với cờng độ làm mát cao phải nhờ đến môi chất lạnh sôi, ví dụ frêôn vv Nhiệt độ sôi tối u đợc xác định nhờ tính toán kinh tế nếu không công suất tiêu tốn cho máy lạnh lớn hơn công suất có ít thu đợc từ máy phát. 41 . truyền động cho máy nén ngời ta dùng động cơ tua bin 8 làm việc nhờ vòng tuần hoàn hơi frêôn. Để truyền động cho máy nén ly tâm 1 ngời ta dùng động cơ tua bin 2 chạy bằng khí thải từ động cơ. việc thiết kế, chế tạo máy bay việc thử nghiệm các tải cơ và nhiệt hoặc tải động và tĩnh là rất cần thiết. Máy bay đặc biệt máy bay siêu âm chịu tải nhiệt rất lớn bởi vì nhiệt độ bề mặt máy bay. hiện tợng mỏi của vật liệu chế tạo. Đối với máy bay vận tải dân dụng tuổi thọ đòi hỏi cao hơn nhiều so với máy bay quân sự. Để thử nghiệm sự vận hành của máy bay Concorde Anh và Pháp đã xây