Chương 7: MÔI CHẤT LẠNH & DẦU LẠNHSố tiết: 3 lý thuyết 3 tiết Mục tiêu: Sau khi học xong chương này người học có khả năng: Trình bày được lý thuyết từng loại môi chất lạnh và dầu lạnh
Trang 1Chương 7: MÔI CHẤT LẠNH & DẦU LẠNH
Số tiết: 3 (lý thuyết 3 tiết)
Mục tiêu: Sau khi học xong chương này người học có khả năng:
Trình bày được lý thuyết từng loại môi chất lạnh và dầu lạnh dùng trong hệ thống điều hòa không khí trong ô tô
Trình bày được kỹ năng châm dầu, châm gas của hệ thống điều hòa không khí trên ô tô
Trình bày được cơ chế sinh mùi trên ô tô
7.1 Sự hạn chế dùng lãnh chất CFC
Bầu không khí bao bọc trái đất được hình thành từ nhiều lớp riêng biệt Tầng bình lưu nằm ở độ cao cách mặt nước biển
từ 20-30 km Một phần của tầng bình lưu có mật độ ozon dày đặc và được xem là tầng ozon
Tầng ozon bảo vệ chúng ta khỏi những tác hại của tia tử ngoại được phát ra
từ mặt trời, như làm ung thư da và biến đổi ADN Tia tử ngoại được hấp thụ bởi tầng ozon
Lượng CFC sản xuất trong các năm
CFC được dùng làm môi chất lạnh trong ĐHKK và các ứng dụng khác Được thải ra ngoài khí quyển sự đối lưu đẩy CFC lên tầng bình lưu Dưới tác dụng của tia tử ngoại CFC bị quang hóa tạo thành Clor
Clor góp phần phá hủy những giá trị tầng ozon của chúng ta Việc hạn chế sử dụng các loại CFC dần dần được siết chặt cho đến khi cấm sản xuất vào năm 1996
Hình 7-1: Lượng CFC được sản xuất
Chỉ số phá hủy tầng ozon: Việc ứng dụng các hợp chất fluorocarbon không có Clor để thay thế các loại CFC đó được thực hiện CFC12 sử dụng trong điều hòa không
Trang 2Tên gọi Công thức
hóa học Chỉ số pháhủy ozone Úng dụng Mức hạnchế
sâu, tác nhân sủi bọt, thuốc tẩy
Hạn chế đặc biệt
sâu, tác nhân sủi bọt
CFC114(R114) C2Cl2F4 1 Thuốc trừ sâu, tác nhân
sủi bọt
chế
HCFC124(R124) CHClFCF3 0.02 Thuốc trừ sâu, tác nhân
sủi bọt HCFC141b(R141b) CH3CCl2F 0.1 Tác nhân sấy
HFC134a(R134a) CH2FCF3 0 Môi chất lạnh, Môi chất
ĐHKK ô tô
Bảng 7-1: Chỉ số phá hủy tầng ozon
7.2 Môi chất lạnh
1 Môi chất (chất làm lạnh) là gì?
Môi chất là chất trao đổi nhiệt khi nó tuần hoàn Nó nhận nhiệt khi bay hơi và giải phóng nhiệt khi hóa lỏng
Hiện nay người ta sử dụng chất HCF-134a (R134a) làm môi chất cho điều hòa không khí cho Ô Tô
2 Các tính chất cần thiết của môi chất lạnh
Trang 3Hình 7-2: Đặc tính của môi chất lạnh
Môi chất lạnh dùng trong hệ thống điều hoà không khí ôtô phải đạt được các yêu cầu sau đây:
- Dễ bốc hơi có điểm sôi thấp
- Phải trộn lẫn được với dầu bôi trơn
- Có năng suất lạnh riêng thể tích và năng suất lạnh riêng khối lượng lớn
- Áp suất ngưng tụ không quá lớn
- Có hoá tính trơ, nghĩa là không làm hỏng các ống cao su, nhựa dẻo, không gây sét gỉ cho kim loại
- Không gây cháy nổ và độc hại, không gây ô nhiễm môi trường
- Tỷ số nén không quá lớn
- Ẩn nhiệt hoá hơi phải lớn
- Nhiệt độ đông đặc của môi chất thấp, trọng lượng riêng, độ nhớt nhỏ
- Dễ hoà tan trong nước
- Hoà tan nhiều trong dầu bôi trơn để dễ hồi dầu về máy nén
- Môi chất phải rẻ tiền, dễ kiếm , dễ vận chuyển và bảo quản
Hệ thông điện lạnh ôtô sử dụng hai loại môi chất lạnh phổ biến là 12 và R-134a
Ký hiệu thương mại của môi chất này là R12, công thức hoá học là CCl2F2 Là dẫn suất halogen của mêtan Môi chất này đã bị cấm sử dụng trên thế giới do nó có tính phá huỷ ozone và là khí gây hiệu ứng nhà kính làm nóng địa cầu
Trang 4Đây là loại môi chất an toàn , không cháy nổ , không độc hại với cơ thể sống khi
ở điều kiện thường nhưng khi gặp nhiệt độ cao (550 – 6000 C) nó cháy và phân huỷ thành phosgen rất độc hít phải lượng lớn môi chất lạnh R-12 sẽ gây ra thương tích cho cơ thể Nó chủ yếu sử dụng trong các máy lạnh dân dụng do có năng suất lạnh riêng nhỏ
Không ăn mòn các vật liệu, không dẫn điện, không hoà tan nước, hoà tan một phần dầu bôi trơn
Có tinh lưu động và thẩm thấu cao dễ bị dò rỉ
Môi chất lạnh R-12 là một hợp chất gồm clo, flo và cacbon Điểm sôi của R-12 là -220F (-300C), nhờ vậy Do đó phải đựng môi chất lạnh R-12 trong những bình chứa dưới
áp suất cao hơn áp suất khí quyển, phải cẩn thận trong việc bốc xếp di chuyển các bình này
Cùng với đặc tính có khả năng lưu thông xuyên suốt hệ thống ống dẫn nhưng không bị giảm hiệu suất, làm cho môi chất lạnh R-12 trở thành môi chất lạnh lý tưởng của hệ thống điện lạnh
- Ưu điểm: Nó bốc hơi nhanh chóng trong giàn lạnh và hấp thu nhiều nhiệt R-12
hoà tan được trong dầu nhờn bôi trơn chuyên dùng cho máy lạnh (loại dầu khoáng chất), không phản ứng làm hỏng kim loại, các ống mềm và gioăng đệm Nó có khả năng lưu thông xuyên suốt qua hệ thống lạnh nhưng không bị giảm hiệu suất lạnh
- Nhược điểm: Chất này thải vào không khí, nguyên tử clo tham gia phản ứng
làm thủng tầng ôzôn bao bọc bảo vệ Trái Đất Trên tầng cao từ 16-> 48 km, tầng ôzôn bảo vệ Trái Đất bằng cách ngăn chặn tia cực tím của mặt trời phóng vào Trái Đất Sự cạn kiệt và phá huỷ tầng khí ôzôn là do chúng ta thải vào khí quyển nhiều chlorofluorocarbons (CFCs) Môi chất lạnh dùng trong hệ thống điện lạnh bấy lâu nay lại cùng họ hoá chất với loại khí carbon CFC
- Hiện nay nghành công nghiệp hoá chất đang tìm kiếm các môi chất lạnh khác thay thế cho môi chất lạnh R-12 Do đó, ngày nay hệ thống điện lạnh ôtô dùng loại môi chất mới R-134a thay thế cho R-12
Ký hiệu thương mại của môi chất này là R134a là hợp chất gồm flo và cacbon, đây là môi chất tương đối thân thiện với môi trường được dùng để thay thế cho môi chất R12 Môi chất này có những tính chất tương đồng với R12, năng suất lạnh cũng tương đương Nhiệt độ bay hơi tiêu chuẩn của nó là – 26,30C (-150F), cao hơn so với R12
Khi máy lạnh đang sử dụng môi chất R12 mà chuyển qua sử dụng R134a thì cần thay đổi một số phụ kiện và thiết bị như là dầu bôi trơn, các vòng đệm kín bằng cao su, fin sấy lọc,van tiết lưu kể cả các dụng cụ như các loại đồng hồ gas, đèn thử xì …vvv
- Ưu điểm: Hợp chất này không tham gia phá hỏng tầng ôzôn Vì trong phân tử
này không chứa clo
- Nhược điểm: R-134a không hoà tan được với dầu nhờn bôi trơn khoáng chất Một số khác biệt quan trọng của môi chất lạnh R-134a so với R-12 là:
Trang 5- Dầu nhờn bôi trơn chuyên dùng cùng với môi chất lạnh R-134a là các chất bôi trơn tổng hợp polyalkalineglycol (PAG) hay polyolester (POE) Hai chất bôi trơn này không thể hoà lẫn với môi chất lạnh R-12
- Chất khử ẩm (desiccant) dùng cho R-134a khác với chất khử ẩm dùng cho R-12
- Hệ thống điện lạnh ôtô dùng môi chất lạnh R-134a cần áp suất bơm của máy nén
và lưu lượng không khí giải nhiệt giàn nóng (bộ ngưng tụ) phải tăng cao hơn so với hệ thống điện lạnh dùng R-12
Chú ý:
Trong quá trình bảo trì sửa chữa cần tuân thủ các yếu tố kỹ thuật sau đây:
+ Không được nạp lẫn môi chất lạnh R-12 vào trong hệ thống đang dùng môi chất lạnh R-134a và ngược lại Nếu không tuân thủ điều này sẽ gây ra sai hỏng cho hệ thống điện lạnh
+ Không được dùng dầu bôi trơn máy nén của hệ thống R-12 cho máy nén của hệ thống R-134a Nên dùng đúng loại
+ Phải sử dụng chất khử ẩm đúng loại dành riêng cho R-12 và R-134a
Dưới đây ta giới thiệu bảng đặc tính của R12 và R134a
Áp suất tới hạn 4,065mpa(41,452kgf/cm2) 4,125mpa(42.063kgf/cm2) Mật độ dung dịch bảo hòa 1206,0 kgf/cm2 1310,9kg/cm3
Nhiệt dung riêng (dung
dịch bảo hòa ở áp suất
không đổi)
1,4287kj/kf k (0,3413 kcal/kgf k )
0,9682KJ/Kg.k (0,2313kcal/kgf.k)
Nhiệt dung riêng ở (Chất
hơi bảo hòa ở áp suất
không đổi)
0,8519 kj/kg (0,2075 kcal/kgf k)
0,6116KJ/Kg.k (0.1461kcal/kgf.k) Nhiệt ẩn khi bốc hơi 216,5kj/kg(51,72kcal/kgf) 166,56KJ/kg(39.79kcal/kgf)
Trang 6Chỉ số làm nóng trái đất 0,24-0,29 2,8 – 3,4
5 Đề phòng tai nạn đối với môi chất lạnh
Tính chất vật lý của môi chất lạnh là không màu sắc, không mùi vị, không cháy
nổ Nếu tiếp xúc trực tiếp với môi chất lạnh có thể bị mù mắt hay hỏng da Môi chất lạnh bắn vào mắt sẽ gây đông lạnh phá hỏng mắt Nếu không may bị môi chất lạnh bắn vào mắt phải nhanh chóng tự cấp cứu như sau:
+ Không được dụi mắt
+ Tạt nhiều nước lã sạch vào mắt để làm tăng nhiệt độ cho mắt
+ Bôi mỡ vazơlin sạch lên da đến ngay bệnh viện mắt để chữa trị kịp thời
+ Băng che mắt tránh bụi bẩn
+ Đến ngay bệnh viện mắt để chữa trị kịp thời
+ Nếu bị chất lạnh phun vào da thịt, nên tiến hành chữa trị như trên
Không nên xả bỏ môi chất lạnh vào trong một phòng kín, vì môi lạnh làm phân tán khí ôxi gây ra chứng buồn ngủ, bất tỉnh và tử vong Nếu để môi chất lạnh tiếp xúc với ngọn lửa hay kim loại nóng sẽ sinh ra khí độc Nên tuân thủ một số nguyên tắc an toàn sau đây mỗi khi thao tác với môi chất lạnh:
+ Lưu trữ các bình chứa môi chất lạnh vào chỗ thoáng mát Tuyệt đối không được hâm nóng môi chất lạnh lên quá 510C
+ Luôn đeo kinh để bảo vệ mắt
+ Không được va chạm hay gõ mạnh vào bình chứa môi chất lạnh
+ Không được trộn lẫn R – 12 với R – 134a
7.3 Dầu máy nén lạnh
1 Nhiệm vụ của dầu bôi trơn.
Dầu bôi trơn đựơc sử dụng trong các hệ thống lạnh có máy nén cơ Nhiệm vụ chủ yếu là:
- Bôi trơn các chi tiết chuyển động của máy nén, các bề mặt ma sát, giảm ma sát
và tổn thất do ma sát gây ra Riêng máy nén và máy giãn nở, nhiệt độ giảm đột ngột dầu
bị đông cứng ngay
- Làm nhiệm vụ tải nhiệt từ các bề mặt ma sát piston, xi lanh, ổ bi, ổ bạc,… ra vỏ máy để toả ra môi trường, đảm bảo nhiệt độ ở các vị trí trên không quá cao
- Chống rò rỉ môi chất cho các cụm bịt kín và đệm kín cổ trục
- Giữ kín các khoang nén trong máy nén trục vít
2 Yêu cầu đối với dầu bôi trơn
Trang 7Dầu bôi trơn nằm trong máy nén do đó dầu tham gia vào vòng tuần hoàn môi chất lạnh, đi qua tất cả các thiết bị chính và phụ của hệ thống Chính vì vậy dầu kỹ thuật lạnh
có các yêu cầu rất khắt khe:
- Có đặc tính chống mài mòn và chống sây sát bề mặt tốt
- Có độ nhớt thích hợp đảm bảo bôi trơn các chi tiết
- Có độ tinh khiết cao, không chứa các thành phần có hại đối với hệ thống lạnh như ẩm, axit, lưu huỳnh, không được hút ẩm
- Nhiệt độ bốc cháy phải cao, cao hơn nhiều so với nhiệt độ cuối quá trình nén
- Nhiệt độ đông đặc phải thấp, thấp hơn nhiều so với nhiệt độ sau tiết lưu và ở dàn bay hơi
- Nhiệt độ lưu động phải thấp hơn nhiệt độ bay hơn để đảm bảo tuần hoàn được trong hệ thống và có thể hồi dầu dễ dàng về máy nén
- Không tạo lớp trở nhiệt trên bề mặt trao đổi nhiệt, trong trường hợp này dầu phải hoà tan hoàn toàn vào môi chất
- Không làm giảm nhiệt độ bay hơi qua đó làm giảm năng suất lạnh, trong trường hợp này dầu không được hoà tan vào môi chất lạnh
- Không được dẫn điện, có độ cách điện cao cả ở pha hơi và pha lỏng đặc biệt cho
hệ thống lạnh kín và nửa kín
- Không gây cháy nổ
- Không phân huỷ trong phạm vi nhiệt độ vận hành (thường từ -60 đến 1500C, đặc biệt cho máy ghép tầng đến 800C thậm chí – 1100C)
- Không được tác dụng với môi chất lạnh, với các vật liệu chế tạo máy vô cơ và hữu cơ, dây điện, sơn cách điện dây cuốn động cơ với vật liệu hút ẩm để tạo ra các sản phẩm có hại trong hệ thống lạnh, nhất là có hại cho động cơ và máy nén
- Tuổi thọ cao và bền vững, đặc biệt trong hệ thống lạnh kín, có thể làm việc liên tục 20 đến 25 năm ngang với tuổi thọ của block tủ lạnh
- Phải không được độc hại
- Phải rẻ tiền và dễ kiếm
Trong thực tế, tất nhiên không tìm được dầu bôi trơn lý tưởng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên, chỉ có thể tìm loại dầu ứng dụng cho từng loại cụ thể để phát huy ưu điểm hay khắc phục nhược điểm
3 Phân loại.
Được chia thành hai nhóm chính là dầu khoáng và dầu tổng hợp , ngoài ra còn có nhóm phụ là dầu khoáng có phụ gia tổng hợp
a) Dầu khoáng:
Không có công thức cố định mà là hỗn hợp của nhiều thành phần gốc hydrocacbon từ dầu mỏ Hiện nay được sử dụng rộng rãi trong hệ thống lạnh
b) Dầu tổng hợp:
Được sản xuất từ các chất khác nhau, các loại este, silicol, polyclycol hoặc các dầu tổng hợp gốc hydrocacbon, so với dầu khoáng thì nó có độ bôi trơn tốt hơn khi hỗn hợp với môi chất lạnh, nhiệt độ đông đặc cũng thấp hơn, sự mài mòn thấp hơn nhưng giá thành cao hơn
Trang 8Để cải thiện một số tính chất của dầu khoáng người ta cho thêm vào các chất phụ gia Ví dụ: để tăng độ nhớt, chống ôxy hoá, chống hiện tượng sủi bọt, hạ nhiệt độ đông đặc, tăng nhiệt độ bốc cháy… trên thực tế có thể sử dụng hỗn hợp dầu khoáng và dầu tổng hợp nhưng phải thận trọng và phải thử nghiệm trước Đã có trường hợp bổ sung dầu bôi trơn loại khác vào gây trục trặc nghiêm trọng toàn bộ hệ thống bôi trơn dẫn đến cháy động cơ
Tùy theo quy định của nhà chế tạo, một lượng dầu bôi trơn khoảng 150 ml đến
200 ml được nạp vào máy nén nhằm đảm bảo các chức năng: Bôi trơn các chi tiết của
máy nén tránh mòn khuyết và kẹt cứng, một phần dầu nhờn sẽ hoà lẫn với môi chất lạnh
và lưu thông khắp nơi trong hệ thống giúp van giãn nở hoạt động chính xác, bôi trơn phốt trục máy nén …
Dầu nhờn chuyên dùng cho hệ thống lạnh ô tô phải tinh khiết, không sủi bọt, không lẫn lưu huỳnh Dầu bôi trơn máy nén không có mùi, trong suốt, màu vàng nhạt Bất cứ một loại tạp chất nào cũng làm cho dầu nhớt chuyển sang màu nâu đen Vì vậy nếu phát hiện thấy dầu bôi trơn trong hệ thống lạnh chuyển sang màu đen nâu đồng thời
có mùi hăng nồng, chứng tỏ dầu đã bị nhiễm bẩn Nếu gặp phải tường hợp này phải tiến hành xả sạch dầu nhiễm bẩn, thay mới bầu lọc hút ẩm, châm dầu mới đúng loại và đúng dung lượng quy định
Chủng loại và độ nhờn của dầu bôi trơn hệ thống điện lạnh ô tô tuỳ thuộc vào quy định của nhà chế tạo máy và tuỳ thuộc vào loại môi chất lạnh đang sử dụng Khi châm dầu nhờn vào máy nén để bù đắp vào lượng dầu bị thất thoát do xì gas, người ta sản xuất những bình dầu áp suất ( pressurized oil ) Loại bình này chứa 2 ounces (59 mL) dầu nhờn và một lượng thích ứng môi chất lạnh cùng chứa trong bình có công dụng tạo áp suất đẩy dầu nhờn nạp vào hệ thống
Dầu máy nén cần thiết để bôi trơn các chi tiết chuyển động của máy nén Dầu máy nén bôi trơn cho máy nén bằng cách hoà vào môi chất và tuần hoàn trong hệ thống điều hoà Vì vậy cần phải sử dụng dầu phù hợp
CHÚ Ý:
Dầu máy nén sử dụng trong hệ thống R-134a không thể thay thế cho dầu máy nén dùng trong R-12 Nếu dùng sai dầu bôi trơn có thể làm cho máy nén bị kẹt
5 Lượng dầu bôi trơn máy nén
Nếu không có đủ lượng dầu bôi trơn trong hệ thống điều hoà, thì máy nén không thể được bôi trơn tốt Mặt khác nếu lượng dầu bôi trơn máy nén quá nhiều, thì một lượng lớn dầu sẽ phủ lên bề mặt trong của giàn lạnh và làm giảm hiệu quả quá trình trao đổi nhiệt và do đó khả năng làm lạnh của hệ thống bị giảm xuống
Vì lý do này cần phải duy trì một lượng dầu đúng qui định trong mạch của hệ thống điều hoà
6 Bổ sung dầu sau khi thay thế các chi tiết
Trang 9Khi mở mạch môi chất thông
với không khí, môi chất sẽ bay hơi và
được xả ra khỏi hệ thống Tuy nhiên
vì dầu máy nén không bay hơi ở nhiệt
độ thường hầu hết dầu còn ở lại trong
hệ thống Do đó khi thay thế một bộ
phận chẳng hạn như bình chứa, bộ
phận hút ẩm, giàn lạnh hoặc giàn
nóng thì cần phải bổ sung một lượng
dầu tương đương với lượng dầu ở lại
trong bộ phận cũ vào bộ phận mới
Hình 7-3: Bổ sung dầu
7.4 Chất sinh mùi:
- Khói thuốc, bụi và một số loại bụi khác được hình thành bên trong xe Bẩn và hơi ẩm trong không khí sẽ bám vào cánh của dàn lạnh
- Bủi bẩn cũng như các nhân tố khác như sự phát triển vi khuẩn, liên kết tạo mùi đặc trưng Sau khi bậc công tắt A/C, mùi và ẩm bám trên cánh dàn lạnh được phát tán bên trong Điều này là nguyên nhân của việc sinh mùi