Giáo trình Vật liệu điện lạnh (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

(NB) Giáo trình Vật liệu điện lạnh với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được các kiến thức về vật liệu kỹ thuật điện và vật liệu kỹ thuật nhiệt lạnh; xác định được ứng dụng của vật liệu sử dụng trong kỹ thuật điện và kỹ thuật lạnh.

1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Khoa điện tử điện lạnh Trƣờng Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ tham gia biên soạn giáo trình đào tạo phục vụ cho giảng viên, giáo viên giảng dạy học tập, thực tập học sinh, sinh viên nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Trong tài liệu mơn học Vật liệu điện lạnh đóng vai trị quan trọng việc đào tạo hình thành kỹ cho học viên, sinh viên theo học nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hòa khơng khí Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chƣơng trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành đƣợc biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Nội dung giáo trình đƣợc biên soạn với dung lƣợng thời gian đào tạo 30 gồm có: Chƣơng 1: Vật liệu kỹ thuật điện Chƣơng 2: Vật liệu kỹ thuật lạnh Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu nhƣ khoa học công nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để ngƣời học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng đƣợc mục tiêu đào tạo nhƣng không tránh đƣợc khiếm khuyết Rất mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hoàn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Điện tử - Điện lạnh, Trƣờng Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ, Thị trấn Đông Anh, Huyện Đông Anh, Thành phố Hà Nội Hà Nội, ngày tháng năm 2019 BAN CHỦ NHIỆM BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU MỞ ĐẦU Tầm quan trọng kiến thức vật liệu điện lạnh chuyên ngành kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Các tài liệu phục vụ cho việc học tập môn học Đối tƣợng, nội dung phƣơng pháp nghiên cứu môn học CHƢƠNG 1: VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN Vật liệu cách điện (chất điện môi) 1.1 Khái niệm đặc tính chất cách điện 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Phân loại chất điện môi 1.1.3 Tính chất chung vật liệu cách điện 1.2 Chất cách điện thể khí 11 1.3 Chất cách điện thể lỏng 12 1.4 Chất cách điện hữu 13 1.5 Sơn êmay cách điện 15 1.5.1 Thành phần chung 15 1.5.2 Tính chất 15 1.5.3 Các loại sơn 16 1.6 Vật liệu cách điện dạng xơ 16 1.6.1 Gỗ 16 1.6.2 Giấy cactông 16 1.6.3 Vật liệu dệt 17 1.6.4 Vải sơn cách điện 17 1.7 Vật liệu cách điện dạng dẻo 17 1.7.1 Màng dẻo 17 1.7.2 Chất dẻo 18 1.8 Vật liệu cách điện từ Mica 18 1.9 Sứ cách điện 19 Vật liệu dẫn điện 20 2.1 Khái niệm đặc điểm vật liệu dẫn điện 20 2.1.1 Khái niện vật liệu dẫn điện 20 2.2 Đồng 21 2.2.1 Tổng quan 21 2.2.2.Các đặc tính 22 2.2.3 Ứng dụng 22 2.3.1 Tổng quan 23 2.3.2 Phân loại 23 2.3.3 Tính chất chung 23 2.3.4 Ứng dụng 24 2.4 Một số kim loại dẫn điện khác 24 2.4.1 Đặc tính của: Sắt, chì, thiếc, kẽm 24 2.4.2 So sánh đặc tính của: Sắt, chì, thiếc, kẽm với đồng nhôm 25 2.5 Các hợp kim có điện trở suất cao 26 2.5.1 Manganin 26 2.5.2 Conxtantan 26 2.5.3 Hợp kim Crôm – Niken 26 2.5.4 Hợp kim Crôm - Nhôm 26 2.6 Dây dẫn làm dây quấn máy điện (dây điện từ) 27 2.7 Vật liệu bán dẫn 28 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU KỸ THUẬT LẠNH 32 Vật liệu kỹ thuật lạnh 32 1.1 Vật liệu kim loại 32 1.1.1 Gang 32 1.1.2 Thép 33 1.1.3 Sự phụ thuộc tính chất lý vật liệu vào độ lạnh 35 1.2 Vật liệu phi kim 36 1.2.1 Cao su 36 1.2.2 Amiăng 37 1.2.3 Thuỷ tinh 37 1.2.4 Chất dẻo 38 1.2.5 Gốm 39 1.2.6 Gỗ 39 1.3 Vật liệu cách nhiệt 39 1.3.1 Polystyrol 39 1.3.2 Polyurethan 40 1.3.3 Một số vật liệu cách nhiệt khác 41 1.4 Dầu bôi trơn 41 1.4.1 Nhiệm vụ dầu bôi trơn 41 1.4.2 Yêu cầu dầu bôi trơn 41 1.4.3 Phân loại dầu bôi trơn 43 1.4.4 Các tính chất 43 Vật liệu cách ẩm, hút ẩm 44 2.1 Vật liệu cách ẩm 44 2.1.1 Yêu cầu vật liệu cách ẩm 44 2.1.2 Một số vật liệu cách ẩm thông dụng 45 2.1.3 Các phƣơng pháp cách ẩm 45 2.2 Vật liệu hút ẩm 47 2.2.1 Nhiệm vụ vật liệu hút ẩm 47 2.2.2 Yêu cầu vật liệu hút ẩm 48 2.2.3 Một số vật liệu hút ẩm thƣờng dùng kỹ thuật lạnh 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Vật liệu điện lạnh Mã mơn học: MH ĐL 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học đƣợc bố trí sau học xong môn học chung vẽ kỹ thuật, vẽ điện, sở nhiệt lạnh điều hịa khơng khí - Tính chất: Là mơn học sở ngh a vai trị mơn học: - Mục tiêu mơn học: * Về kiến thức: + Trình bày đƣợc kiến thức vật liệu kỹ thuật điện vật liệu kỹ thuật nhiệt lạnh + Xác định đƣợc ứng dụng vật liệu sử dụng kỹ thuật điện kỹ thuật lạnh * Về kỹ năng: + Nghiêm túc tìm hiểu đặc tính vật liệu để sử dụng mục đích * Về thái độ: + Rèn luyện tƣ duy, tăng cƣờng kỷ luật ý thức lao động Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số TT Thực hành, Tên mơn học Tổng Lý thí nghiệm, số thuyết thảo luận, tập Mở đầu 1 Chƣơng 1: Vật liệu kỹ thuật điện 14 11 Vật liệu cách điện (chất điện môi) Vật liệu dẫn điện Kiểm tra Chƣơng 2: Vật liệu kỹ thuật lạnh 14 11 Vật liệu kỹ thuật lạnh Vật liệu cách ẩm, hút ẩm Thi/ Kiểm tra 1 Kiểm tra 1 Thi kết thúc môn học 1 Tổng cộng: 30 23 MỞ ĐẦU Mã bài: MH ĐL 09 - 00 Giới thiệu: - Vật liệu điện lạnh môn học bắt buộc đƣợc bố trí sau học xong môn học chung Mục tiêu: - Biết kiến thức vật liệu kỹ thuật điện vật liệu kỹ thuật nhiệt lạnh - Lựa chọn đƣợc vật liệu để lắp đặt sửa chữa hệ thống điện lạnh - Nghiêm túc tìm hiểu đặc tính vật liệu để sử dụng mục đích Nội dung chính: Tầm quan trọng kiến thức vật liệu điện lạnh chuyên ngành kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí + Kỹ thuật điện lạnh ngành khoa học nghiên cứu, thiết kế, chế tạo ứng dụng hệ thống điện, hệ thống lạnh điều hịa khơng khí + Tuổi thọ, độ tin cậy, giá vận hành, hiệu kinh tế thiết bị phụ thuộc nhiều vào vật liệu chế tạo vật liệu phụ Bởi việc sử dụng loại vật liệu chế tạo, vật liệu thay thế, vật liệu phụ quan trọng + Giáo trình vật liệu điện lạnh nhằm trang bị cho học sinh - sinh viên kiến thức cở loại vật liệu dùng ngành Các tài liệu phục vụ cho việc học tập môn học - Giáo trình Vật liệu điện lạnh, Khoa Điện tử - Điện lạnh, Trƣờng CĐN KTCN - Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ Kỹ thuật Lạnh sở NXB giáo dục Hà Nội, 1996 - Nguyễn Đức Lợi, Vũ Diễm Hƣơng, Nguyễn Khắc Xuân, Vật liệu kỹ thuật nhiệt kỹ thuật lạnh, NXB Giáo dục 2000 - Đinh Văn Kha, Vật liệu bôi trơn, NXB KHKT, 2011 - Nguyễn Đức Lợi, Vật liệu k thuật nhiệt lạnh, NXB Bách khoa, 2012 - Nguồn tài liệu từ internet… Đối tƣợng, nội dung phƣơng pháp nghiên cứu môn học - Chƣơng trình đƣợc dùng giảng dạy cho nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí trình độ Cao đẳng Trung cấp CHƢƠNG 1: VẬT LIỆU KỸ THUẬT ĐIỆN Mã bài: MH ĐL 09 - 01 Giới thiệu: - Vật liệu cách điện chất điện mơi chất dùng để thực cách điện cho phần dẫn điện chi tiết thiết bị điện Chƣơng giới thiệu vật liệu cách điện, vật liệ dẫn điện… Mục tiêu: - Cung cấp cho học sinh, sinh viên kiến thức cơ, lý, hố tính tác dụng vật liệu cách điện; - Cung cấp cho học sinh, sinh viên kiến thức cơ, lý, hố tính tác dụng vật liệu dẫn điện đồng thời giúp học sinh nắm đƣợc phạm vi ứng dụng vật liệu dẫn điện Nội dung chính: Vật liệu cách điện (chất điện mơi) 1.1 Khái niệm đặc tính chất cách điện 1.1.1 Khái niệm - Vật liệu cách điện chất điện mơi chất dùng để thực cách điện cho phần dẫn điện chi tiết thiết bị điện - So với vật liệu dẫn điện vật liệu cách điện có điện trở lớn nhiều - Đặc tính chất điện mơi khả tạo nên điện trƣờng lớn tích luỹ đƣợc lƣợng điện 1.1.2 Phân loại chất điện môi - Theo trạng thái vật thể chất điện mơi gồm: chất khí, lỏng rắn - Theo chất hóa học,chất điện mơi đƣợc chia ra: chất vô hữu - Theo khả chịu nhiệt chất điện môi đƣợc phân thành cấp: Y, A, E, B, F, H, C 1.1.3 Tính chất chung vật liệu cách điện * Tính hút ẩm + Hút ẩm: Là khả hút ẩm từ mơi trƣờng xung quanh - Tác hại:tăng dịng điện rị, tổn hao điện mơi giảm điện áp phóng điện - Biện pháp khắc phục: thực sơn phủ bề mặt điện mơi + Tính thẩm thấu: khả cho nƣớc xuyên qua vật liệu 10 - Lƣợng ẩm m thời gian  qua mặt phẳng S (cm2) lớp vật liệu cách điện có chiều dày h (cm), dƣới tác dụng hiệu số áp suất nƣớc P P2 (mmHg) hai phía bề mặt vật liệu đƣợc tính theo cơng thức sau: m  ( p1  p2 ).S  h Trong đó:  độ thấm ẩm vật liệu + Tác hại: tƣơng tự nhƣ tính hút ẩm + Tính dính ƣớc: Khả hình thành màng ẩm bề mặt vật liệu bề mặt vật liệu đặt mơi trƣờng có độ ẩm cao - Tác hại: tăng dòng điện rò giảm đáng kể điện áp phóng điện - Biện pháp khắc phục: thực sơn phủ bề mặt điện mơi * Tính học - Độ bền kéo, nén uốn điện môi khác nhiều Độ bền phụ thuộc nhiều vào tiết diện mẫu vật liệu Ví dụ: sợi thuỷ tinh đƣờng kính giảm độ bền học tăng, đƣờng kính giảm tới 0,01 mm đạt đƣợc giới hạn bền nhƣ dây đồng Độ bền học giảm nhiệt độ tăng - Tính giịn: khả bề mặt vật liệu chống lại tải học động - Độ cứng: biểu thị khả bề mặt vật liệu chống lại biến dạng gây nên lực nén truyền từ vật liệu có kích thƣớc bé - Ngoài chất lỏng nửa lỏng nhƣ: dầu, sơn, hỗn hợp chất tráng, tẩm độ nhớt đặc tính quan trọng * Tính chất hố học khả chịu phóng xạ điện môi - Khi làm việc lâu dài, khơng bị phân huỷ để giải sản phẩm phụ khơng bị ăn mịn kim loại tiếp xúc với nó, khơng phản ứng với chất khác nhƣ nƣớc axít - Khi sản xuất chi tiết dùng hố chất khác nhƣ: Chất kết dính, chất hồ tan, điện mơi khác * Hiện tượng đánh thủng điện môi độ bền cách điện - Khi cƣờng độ điện trƣờng cao giới hạn độ bền cách điện chất điện mơi, xảy đánh thủng điện mơi Đánh thủng q trình phá hoại chất điện mơi, điện mơi tính chất cách điện chỗ bị đánh thủng - Trị số điện áp lúc xảy đánh thủng điện môi gọi điện áp đánh thủng (Uđt) trị số cƣờng độ điện trƣờng tƣơng ứng gọi độ bền cách điện chất điện môi (Eđm) 39 Polyimit Phù hợp tốt Polystyrol (PS) Không phù hợp Polyacrylnitril Phù hợp Polyutheran (PU) Cần thận trọng, nhiều vấn đề cần phải tiếp tục 10 Polycarbonat Bền, khơng bị ăn mịn 11 Polymethylmethacrylat Khơng bền, bị hóa giịn, bị mơi chất R22 hịa tan 12 Nhựa êpoxi 13 Polyeste Tùy theo loại, phần lớn phù hợp, khả giữ kích thƣớc tốt Bền, khơng bị frêon ăn mịn 1.2.5 Gốm + Vật liệu cách điện gốm, sứ vật liệu vơ cơ, sx sản phẩm có hình dáng bất kỳ, sau đƣợc nung nhiệt độ cao + Tùy theo thành phần cấu tạo, cơng nghệ chế tạo thích hợp vật liệu cách điện gốm, sứ có độ bền học cao, góc tổn hao điện mơi nhỏ, số điện mơi cao, chịu nóng tốt, độ bền hóa già nhiệt cao, khơng bị biến dạng chịu tải trọng học 1.2.6 Gỗ + Là loại vật liệu phù hợp với kỹ thuật lạnh Rất nhiều loại gỗ có độ bền học cao nhiệt độ thấp đặc biệt độ ẩm nhỏ Mô đun đàn hồi độ bền nén tăng nhiệt độ giảm Độ bền nén gỗ từ 800kg/cm2 800C tăng lên 1600kg/cm2 -1600C 1.3 Vật liệu cách nhiệt + Các vật liệu cách nhiệt chế tạo từ chất hữu đƣợc sử dụng nhiều để cách nhiệt lạnh Chúng có khả cách nhiệt tốt, đƣợc sản xuất với quy trình cơng nghệ ổn định chất lƣợng, kích thƣớc, dễ gia cơng lắp ghép ứng dụng kinh tế Các vật liệu có ý ngh a polystyrol polyutheran 1.3.1 Polystyrol + Bọt xốp polystyrol đƣợc sử dụng làm vật liệu cách nhiệt cơng trình điều hịa khơng khí kỹ thuật lạnh chúng đƣợc sử dụng rộng rãi dải nhiệt độ từ 30 0C  -1700C Nhiệt độ giới hạn 700C, không đƣợc sử dụng cách nhiệt cho nhiệt độ cao 700C Bọt xốp polystyrol sản xuất thiết bị t nh tạo bọt chất tạo bọt xử lý nhiệt 1000C 40 + Bọt polystyrol đƣợc chia làm loại theo phƣơng pháp sản xuất khác nhau: bọt xốp dạng trục bọt dạng hạt Độ bền nén cao, đạt 0,1  0,2 N/mm2 + Polystyrol dễ bị cháy, có loại polystyrol khó cháy đƣợc trộn phụ gia chống cháy 1.3.2 Polyurethan + Xốp polyutheran đƣợc sử dụng rộng rãi để cách nhiệt cho buồng lạnh đến nhiệt độ -1800C Ngồi cịn dùng để cách nhiệt tủ lạnh, đƣờng ống hệ thống lạnh công nghiệp + Polyutheran có ƣu điểm độ bền đảm bảo, dễ chế tạo tạo bọt không cần phải gia nhiệt, không cần áp suất Các lỗ rỗng, không gian giới hạn cách ẩm, không gian hai vỏ,… dễ dàng đƣợc tạo bọt polyutheran điền đầy + Với polyutheran ngƣời ta áp dụng phƣơng pháp cách nhiệt kinh tế với hiệu cách nhiệt cao dây chuyền sản xuất tủ lạnh, loại buồng lạnh lắp ghép với đơn vị cách nhiệt tiêu chuẩn Ngay cách nhiệt đƣờng ống, thiết bị bình, Polyutheran có ƣu điểm hẳn loại bọt xốp khác Đặc biệt phun trực tiếp bọt lỏng vào vách cách nhiệt nơi thi công Bảng Tính chất số vật liệu cách nhiệt Vật liệu  (kg/m3)  (W/mK)  Bọt xốp styrôpo 10  60 0,030,04 40150 10  25 80 Bọt xốp polyutheran 30  50 0,0230,03 30  60 15  30 120 Bọt xốp nhựa urê 10  15 0,035 1,53,5 120 Bọt xốp PVC 40  60 0,030,04 150300 30  50 70 Bọt xốp nhựa phênon 30  60 0,0350,04 30  50 20  40 150 Bọt thủy tinh 130150 0,050,06  70 430 Lie 150350 0,040,05  20 - - Các loại sợi khoáng 20250 0,0350,05 17 35 0,033 1000 25  35 110 Bột perlit 35100 0,030,05 Bột acrosil 60  80 0,0230,03 18 0,0230,05 Bọt polyetylen Alfol nhiều lớp nén (N/cm2) tmax (0C) 41 Wellit nhiều lớp 40-100 0,040,06 1.3.3 Một số vật liệu cách nhiệt khác a) Không khí: + Khơng khí có hệ số dẫn nhiệt nhỏ, áp suất khí  = 0,025W/mK Để tạo vật liệu cách nhiệt có khă dẫn nhiệt nhỏ nữa, cần phải tìm đƣợc chất khí có hệ số dẫn nhiệt nhỏ khơng khí b) Các chất vơ tự nhiên: + Các vật liệu cách nhiệt chất vô tự nhiên nhƣ gốm, thủy tinh, amiăng thƣờng đƣợc gia công thành sản phẩm hay bán sản phẩm trƣớc sử dụng dạng tấm, sợi, bơng,… loại thủy tinh, xỉ, thủy tinh bột, sợi amiăng, sợi gốm,… c) Các chất hữu tự nhiên: + Các chất hữu tự nhiên nhƣ trấu, sơ dừa, mùn cƣa, …cũng dùng làm vật liệu cách nhiệt lạnh, nhiên cần phải có biện pháp chống chuột, chống mối, chống ẩm có cơng nghệ tiện dùng, kinh tế 1.4 Dầu bôi trơn 1.4.1 Nhiệm vụ dầu bôi trơn + Dầu bôi trơn đƣợc sử dụng hệ thống lạnh có máy nén Nhiệm vụ chủ yếu dầu bôi trơn là: - Bôi trơn chi tiết chuyển động máy nén, bề mặt ma sát, giảm ma sát tổn thất ma sát gây Riêng máy nén máy dãn nở ơxy khơng có dầu bơi trơn nén, dầu gây cháy nổ dãn nở, nhiệt độ hạ đột ngột dầu đông cứng lập tức; - Làm nhiệm vụ tải nhiệt từ bề mặt ma sát pittông, xilanh, ổ bi, ổ bạc,… vỏ máy để tỏa môi trƣờng, đảm bảo nhiệt độ vị trí khơng q cao; - Chống rị rỉ mơi chất cho cụm bịt kín đệm kín cổ trục; - Giữ kín khoang nén máy nén trục vít 1.4.2 Yêu cầu dầu bôi trơn + Dầu bơi trơn nằm máy nén dầu tham gia vào vịng tuần hồn mơi chất lạnh, qua tất thiết bị phụ hệ thống Chính vậy, dầu kỹ thuật lạnh có u cầu khắc khe: 42 - Có đặc tính chống mài mòn chống sây sát bề mặt tốt; - Có độ nhớt thích hợp đảm bảo bơi trơn chi tiết; - Có độ tinh khiết cao, khơng chứa thành phần có hại hệ thống lạnh nhƣ: ẩm, axit, lƣu huỳnh không đƣợc hút ẩm; - Nhiệt độ bốc cháy phải cao, cao nhiều so với nhiệt độ cuối trình nén; - Nhiệt độ đông đặc phải thấp, thấp nhiều so với nhiệt độ tiết lƣu dàn bay hơi; - Nhiệt độ lƣu động phải thấp nhiệt độ bay để đảm bảo tuần hoàn đƣợc hệ thống hồi dầu dễ dàng máy nén (nếu dầu hịa tan hồn tồn vào mơi chất lạnh, việc tuần hồn dầu dễ dàng); - Khơng tạo lớp trở nhiệt bề mặt trao đổi nhiệt trƣờng hợp dầu phải hịa tan hồn tồn vào mơi chất; - Không làm giảm nhiệt độ bay hơi, qua làm giảm suất lạnh, trƣờng hợp dầu khơng đƣợc hịa tan vào mơi chất lạnh; - Khơng đƣợc dẫn điện, có độ cách điện cao pha pha lỏng đặc biệt sử dụng cho hệ thống lạnh kín nửa kín; - Không gây cháy, nổ; - Không phân hủy phạm vi nhiệt độ vận hành (thƣờng từ -600C đến 1500C, đặc biệt cho máy lạnh ghép tầng -800C chí -1100C); - Không đƣợc tác dụng với môi chất lạnh, với vật liệu chế tạo máy vô hữu cơ, dây điện, sơn cách điện, dây quấn động cơ, với vật liệu hút ẩm để tạo sản phẩm có hại hệ thống lạnh, có hại cho động máy nén; - Tuổi thọ phải cao bền vững, đặc biệt hệ thống lạnh kín, làm việc liên tục từ 20 đến 25 năm ngang với tuổi thọ lốc tủ lạnh; - Phải không đƣợc độc hại; - Phải rẻ tiền dễ kiếm; + Trong thực tế, tất nhiên khơng thể tìm đƣợc loại dầu bơi trơn lý tƣởng đáp ứng đầy đủ yêu cầu (các yêu cầu nhiều mâu thuẫn nhau), ta tìm đƣợc loại dầu cho trƣờng hợp ứng dụng cụ thể để phát huy đƣợc ƣu điểm khắc phục đƣợc nhƣợc điểm 43 1.4.3 Phân loại dầu bơi trơn + Dầu kỹ thuật lạnh chia thành 02 nhóm dầu khống dầu tổng hợp Ngồi cịn nhóm phụ dầu khống có phụ gia tổng hợp + Dầu khoáng: loại dầu khống khơng có cơng thức hóa học cố định mà hỗn hợp nhiều thành phần gốc hyđrôcacbon từ dầu mỏ Hiện dầu khoáng đƣợc sử dụng rộng rãi hệ thống lạnh + Dầu tổng hợp: Dầu tổng hợp đƣợc sản xuất từ chất khác nhƣ polyclycôl, loại este, silicol dầu tổng hợp gốc hyđrơcacbon So với dầu khống, dầu tổng hợp có chất lƣợng bơi trơn tốt hỗn hợp với môi chất lạnh, nhiệt độ đông đặc thấp hơn, mài mòn chi tiết thấp nhƣng giá thành cao + Dầu khống có phụ gia tổng hợp: để cải thiện số tính chất dầu khoáng, ngƣời ta cho thêm vào dầu khoáng số phụ gia tổng hợp Trên thực tế sử dụng hỗn hợp dầu khoáng dầu tổng hợp nhƣng phải thận trọng hỗn hợp khơng phát huy đƣợc đặc tính u cầu mà lại tăng thêm nhƣợc điểm Chính vậy, phải tiến hành thử nghiệm thận trọng trƣớc sử dụng + Dầu este loại dầu đặc biệt dùng cho mơi chất freon khơng có clo 1.4.4 Các tính chất + Độ nhớt: Độ nhớt dầu bôi trơn thông số quan trọng nhất, định chất lƣợng việc bôi trơn, giảm tổn thất ma sát, giảm mài mòn thiết bị, tăng cƣờng độ kín cho đệm kín cổ trục, đệm khác Độ nhớt dầu giảm bị môi chất lạnh hòa tan Đặc biệt nhiệt độ bay thấp cần có tỷ lệ hịa trộn thích hợp để đảm bảo dòng chảy, hồi lƣu đƣợc dầu máy nén + Khối lƣợng riêng: dầu lạnh nằm khoảng 0,87 ÷ 1,01g/cm3, phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất hàm lƣợng cacbuahyđrô thơm + Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ lƣu động: Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ dầu hóa đặc Nhiệt độ lƣu động nhiệt độ mà dầu cịn có khả lƣu động thiết bị đƣờng ống, bảo đảm vịng tuần hồn dầu bơi trơn hệ thống Thƣờng nhiệt độ lƣu động cao nhiệt độ đơng đặc ÷ 50C + Nhiệt độ bốc cháy: phụ thuộc vào có mặt nhóm dễ bay dầu Yêu cầu nhiệt độ bốc cháy dầu khống 160 ÷ 1800C trở lên 44 + Tính axit dầu lạnh phải thấp để tránh ăn mòn chi tiết, hàm lƣợng lƣu huỳnh tự do, chất cặn nhƣ hắc ín phải nhỏ chúng thành phần làm biến chất, lão hóa tạo bùn dầu + Hàm lƣợng nƣớc tính hút ẩm dầu: Nƣớc hịa tan dầu, nhiên dầu lạnh có tính hút ẩm Tính hút ẩm tăng nhiệt độ tăng Nƣớc hịa tan dầu khống Tốc độ hút ẩm dầu phụ thuộc vào loại dầu + Sức căng bề mặt dầu ảnh hƣởng đến chất lƣợng bơi trơn chống mài mịn chúng Sức căng bề mặt dầu phụ thuộc vào nhiệt độ, loại dầu, độ hịa tan, loại mơi chất lạnh định độ nhớt dầu + Điểm anilin: nhiệt độ tới hạn hòa tan dầu vào anilin để tạo dung dịch đồng Điểm anilin dùng để định hƣớng đánh giá tính ổn định hịa tan dầu mơi chất lạnh + Màu sắc dầu sáng có màu gián sáng Căn vào màu sắc đánh giá đƣợc chất lƣợng dầu Màu dầu tốt chứng tỏ hàm lƣợng hắc ín dầu cao + Hình dạng dầu đặc trƣng cho suốt hay không suốt quan sát qua chiều dày dầu định Dầu lạnh phải có độ suốt cao + Nhiệt dung riêng loại dầu lạnh nằm khoảng 1,6 ÷ 2,2 kJ/kgK + Độ dẫn điện: Đối với máy lạnh kiểu kín nửa kín, động đƣợc bố trí nằm vỏ máy nén nên dầu có độ cách điện cao, điện áp xuyên thủng lớn để đảm bảo động làm việc an toàn + Độ dẫn nhiệt: hệ số dẫn nhiệt dầu tƣơng đối nhỏ, nằm khoảng 0,1 ÷ 0,16W/mK Trong hệ thống lạnh, hệ số dần nhiệt lớn thuận lợi cho trình trao đổi nhiệt Vật liệu cách ẩm, hút ẩm 2.1 Vật liệu cách ẩm 2.1.1 Yêu cầu vật liệu cách ẩm + Do có tƣợng ngƣng đọng ẩm vách cách nhiệt lạnh nên phải có lớp cách ẩm để tăng trở ẩm cho vật liệu, trƣờng hợp vật liệu không đủ độ trở thấm ẩm + Vật liệu cách ẩm cần có yêu cầu sau đây: - Có trở ẩm lớn có hệ số thấm ẩm nhỏ 45 - Không ngậm nƣớc - Phải bền nhiệt, khơng bị cứng, giịn, lão hóa nhiệt độ thấp bị mềm nóng chảy nhiệt độ cao - Khơng có mùi lạ, không độc, không ảnh hƣởng tới sản phẩm bảo quản - Khơng gây ăn mịn tác dụng hóa học với vật liệu cách nhiệt xây dựng - Phải rẻ tiền dễ kiếm 2.1.2 Một số vật liệu cách ẩm thông dụng + Vật liệu cách ẩm chủ yếu bitum Trong kỹ thuật sử dụng 3-4 mác bitum NH-3, BH-4, BH-5 BH-5K (Liên xơ cũ) Hệ số dẫn nhiệt từ 0,3….0,35W/mK + Ngồi bitum, số vật liệu khác đƣợc sử dụng để ngăn ẩm nhƣ giấy nhôm, màng polyetylen, màng PVC, giấy dầu,… (bảng 10) Trong buồng lạnh lắp ghép, lợp tôn đƣợc sử dụng làm vỏ cách nhiệt polyutheran đồng thời làm cách ẩm Bảng 10 Một số vật liệu cách ẩm Vật liệu cách ẩm Hệ số khuếch tán g/(mhMPa) Giấy nhôm 0,0054 Bitum 0,86 Hydrozol 11,38 Pergamin 1,20 Màng Polyetylen 0,0018 Giấy dầu 1,35 Bảng 11 Đặc tính kỹ thuật số mác Bitum Đặc tính Mác Bitum BH – BH – BH – BH – 5K Nhiệt độ nóng chảy, 0C 45 70 90 90 Nhiệt độ bắt cháy, 0C 200 230 230 230 Khối lƣợng riêng, kg/m3 1000 1000 1000 1000 2.1.3 Các phƣơng pháp cách ẩm + Nói chung có phƣơng pháp chống nhiễm ẩm cho cách nhiệt nhƣ sau: - Sử dụng lớp cách ẩm với cách nhiệt - Nâng cao hệ số trở ẩm vật liệu cách nhiệt 46 - Sử dụng lớp vữa có độ khuếch tán ẩm lớp phía phịng lạnh - Tạo áp suất dƣơng phịng lạnh, qua tạo dịng khơng khí qua vách ngƣợc chiều với độ giáng phân áp suất nƣớc - Tác động nhân tạo vào áp suất riêng phần nƣớc bề mặt lạnh vách cách nhiệt + Tuy nhiên có ba phƣơng pháp có ý ngh a thực tiễn Hình Biến thiên áp suất nhiệt độ vách Hình biểu diễn biến thiên nhiệt độ tx, áp suất riêng nƣớc px áp suất nƣớc bão hòa px’’ phụ thuộc vào độ dày x vách cách nhiệt; tx, px px” đƣợc xác định qua độ chênh nhiệt độ hai bên vách thông số vật lý vách nhƣ môi trƣờng hai bên vách; tx px đƣờng thẳng (hàm tuyến tính) px” hàm mũ + Có hai rƣờng hợp xảy ra: - Trƣờng hợp 1: Hai đƣờng px px” không cắt nhau, px nằm dƣới px”, vách cách nhiệt khơng có vùng ngƣng đọng ẩm - Trƣờng hợp 2: hai đƣờng px px” cắt hai điểm Trong vách cách nhiệt xảy tƣợng ngƣng đọng ẩm áp suất riêng phần p x cao áp suất bão hòa px” Đƣờng áp suất thực nằm hai đƣờng px tính tốn áp suất bão hịa px” (đƣờng liền hình 1) 47 - Để tránh tƣợng đọng sƣơng vách cách nhiệt phải áp dụng biện pháp để đẩy đƣờng px xuống dƣới không cắt đƣờng px” để lƣợng ẩm khuếch tán từ phía nóng vào vách nhỏ lƣợng ẩm khuếch tán từ vách vào phòng lạnh 2.2 Vật liệu hút ẩm 2.2.1 Nhiệm vụ vật liệu hút ẩm + Trong hệ thống lạnh amoniac Freon, ẩm (nƣớc) lẫn vịng tuần hồn mơi chất lạnh có nhiều tác hại nghiêm trọng nhƣ: - Tác dụng với dầu bôi trơn tạo axit vô cơ, keo dầu bùn, làm lão hóa dầu - Kết hợp với mơi chất lạnh tạo khí lạ, axit phân hủy môi chất thủy phân, cản trở trao đổi nhiệt - Kết hợp với vật liệu chế tạo máy, cặn bẩn kim loại vô hữu tạo liên kết oxy hóa, ăn mịn phá hủy chi tiết máy thiết bị - Do hịa tan hồn tồn mơi chất (NH3) nên làm tăng nhiệt độ bay hơi, giảm suất lạnh, tiêu tốn lƣợng cao - Do khơng hịa tan môi chất (freon) nên gây tắc ẩm cho tiết lƣu + Do tác hại ẩm hệ thống lạnh nên ngƣời ta đề nhiều biện pháp loại trừ có mặt ẩm vịng tuần hồn mơi chất lạnh nhƣ: - Sấy khơ nghiêm ngặt chi tiết máy thiết bị trƣớc lắp ráp sau bảo dƣỡng, sửa chữa - Hạn chế độ ẩm tối thiểu môi chất lạnh, ammoniac không vƣợt 0,2% khối lƣợng, Freon công nghiệp không vƣợt 25 phần triệu, Frêon nạp tủ lạnh máy lạnh kín không phần triệu khối lƣợng - Sấy chân không nhiều trƣớc nạp gas hệ thống lạnh - Sử dụng phin sấy lắp vòng tuần hồn mơi chất đƣờng lỏng đƣờng Phin sấy đƣờng lỏng lắp trƣớc phận tiết lƣu phin sấy đƣờng thƣờng lắp sau dàn bay theo chiều chuyển động mơi chất lạnh + Tóm lại, vật liệu hút ẩm hệ thống lạnh có nhiệm vụ sau: - Hút ẩm giữ lạ axit, chất lạ có hại sinh q trình vận hành máy lạnh, “sấy khơ” mơi chất lạnh, loại trừ tác hại ẩm hệ thống lạnh gây cho dầu bơi trơn chi tiết máy nhƣ thiết bị - Chống tắc ẩm hệ thống lạnh Frêon 48 2.2.2 Yêu cầu vật liệu hút ẩm + Căn vào chức vật liệu hút ẩm hệ thống lạnh, vật liệu hút ẩm phải đáp ứng yêu cầu sau: - Có khả hút ẩm cao tính theo lƣợng ẩm hút đƣợc đơn vị khối lƣợng áp suất riêng nƣớc thấp - Có khả hút đƣợc loại axit khí lạ có hại sinh q trình vận hành hệ thống lạnh - Khả hút ẩm sản phẩm có hại khơng phụ thuộc vào nhiệt độ phạm vi nhiệt độ vận hành - Có khả tái sinh dễ dàng nhờ nhiệt hóa chất - Khơng tác dụng với mơi chất lạnh, dầu bôi trơn, ẩm sản phẩm phụ nhƣ vật liệu chế tạo máy vô hữu tạo chất có hại khác - Khơng làm chất xúc tác cho phản ứng có hại hệ thống lạnh - Có hình dạng cố định, không bị tơi rã theo môi chất lạnh làm tắc phận tiết lƣu đƣờng ống - Rẻ tiền, dễ kiếm + Trong thực tế khơng có vật liệu hút ẩm lý tƣởng Ngƣời ta phải chọn vật liệu hút ẩm cho trƣờng hợp ứng dụng để phát huy đƣợc ƣu điểm hạn chế đƣợc nhƣợc điểm chúng * Tác dụng hút ẩm dựa ba nguyên tắc sau: + Liên kết học với ẩm gọi trình hấp phụ ẩm + Liên kết hóa học với nƣớc tạo tinh thể ngậm nƣớc hyđrat gọi q trình hấp thụ + Phản ứng hóa học với nƣớc tạo chất Bảng 12 giới thiệu số vật liệu hút ẩm dựa ba nguyên tắc hút ẩm nêu, khả phạm vi ứng dụng kỹ thuật lạnh Bảng 12 Phân loại vật liệu hút ẩm STT Nguyên tắc Ký hiệu hút ẩm Phạm vi ứng dụng hút ẩm Thành phần hóa học Ghi Hấp phụ (Liên kết Silicagel SiO2 Nói chung sử dụng đƣợc cho tất Đất sét hoạt tính Al2O3 loại môi chất lạnh, đặt 49 học) Rây phân tử, zêolit đƣờng lỏng đƣờng (Silicat nhôm kali, natri canxi) Hấp thụ (Tạo tinh thể ngậm nƣớc hyđrat) Sunphat canxi CaSO4 Clorua canxi CaCl2 Perclorat manhê Mg(ClO4)2 Hạn chế sử dụng Ví dụ CaCl2 khơng thích hợp với mơi chất lạnh, đặc biệt khơng đặt đƣờng lỏng, có CaSO4 cịn ứng dụng đƣợc Về nguyên tắc dùng Phản ứng hóa Ơxit canxi CaO (vơi học (Tạo axit bazơ) đƣờng hơi, P2O5 khơng thích hợp sống) cho NH3 đƣờng Oxyt bari BaO Tuy hiệu hút ẩm tốt song Pentôxit phốt P2O5 chất hóa học tạo khơng nên sử dụng hệ thống lạnh 2.2.3 Một số vật liệu hút ẩm thƣờng dùng kỹ thuật lạnh a Zelôit silicat + Zelơit dùng hệ thống lạnh có cơng thức Na12(AlO2)12(SiO2)12, kí hiệu 4A hay A4 dùng cho môi chất freon R12 R22 Hiện ngƣời ta chế tạo đƣợc loại zelơit có diện tích bề mặt lớn đến 800m2/g với kích thƣớc lỗ A Khi thay Na Kali (K) canxi (Ca) chế tạo đƣợc zeolit đƣờng kính lỗ từ A đến 9A + Zelơit có khả hấp phụ ẩm tốt chịu ảnh hƣởng nhiệt độ, đƣợc dùng nhiều để hút ẩm hệ thống lạnh frêon Khả hấp phụ lớn gấp lần sillicagel Các phin sấy zelơit đặt cạnh máy nén, dàn ngƣng hay bình chứa cao áp mà không sợ nhiệt độ cao + Về ngun tắc, bão hịa zelơit đƣợc tái sinh phục hồi khả hút ẩm cách gia nhiệt tới nhiệt độ 450 – 5000C Tuy nhiên, thực tế zelôit làm việc hệ thống lạnh thƣờng bị nhiễm bẩn dầu nên việc tái sinh hiệu Vì vậy, nói chung không nên tái sinh phin sấy cũ mà nên thay cần 50 b Silicagel SiO2 + Cùng với zelôit, silicagel chất rắn hấp phụ ẩm dùng cho hệ thống lạnh frêon Silicagel SiO2 dạng xốp khơng định hình, kích thƣớc lỗ khơng cố định, diện tích riêng bề mặt khoảng 500m2/g + Khả hấp phụ silicagel giảm từ nhiệt độ tăng đến 40 – 500C Vì khơng bố trí phin sấy silicagel gần thiết bị có nhiệt độ cao nhƣ máy nén, dàn ngƣng hay bình chứa cao áp Khả hấp phụ silicagel đƣợc tái sinh sấy nhiệt độ 120 đến 2000C vòng 12 Tuy vậy, nhƣ zelôit, hiệu tái sinh silicagel hạn chế, nên thay phin sấy cần thiết c Một số vật liệu hút ẩm khác + Đất sét hoạt tính có cấu trúc tƣơng tự, có khả hút ẩm, loại axit, bazơ chất lạ hình thành trình vận hành máy lạnh nhƣ CO2, NH3, SO2, H2S hydrocacbon Hiện ngƣời ta nghiên cứu để sử dụng đất sét hoạt tính làm chất chống ẩm hệ thống lạnh + Các chất lỏng hấp thụ ẩm thực tế nhƣ sunfat canxi CaSO4, clorua canxi CaCl2 perelorat magiê Mg(ClO4)2 không đƣợc sử dụng để hút ẩm hệ thống lạnh nhiều nhƣợc điểm tính chất cơ, hóa, lý Nếu sử dụng khơng đƣợc bố trí đƣờng lỏng + Các chất có phản ứng hóa học với nƣớc có hiệu khử ẩm cao, nhƣng tác dụng hóa học chúng lại tạo chất khác nên thực tế dùng hệ thống lạnh đƣợc Các vật liệu hút ẩm loại nhƣ: vôi sống (CaO), oxitbari, penoxit phốt P2O5 bố trí hệ thống lạnh tạo loại axit bazơ gây ăn mịn thiết bị, làm lão hóa phá hủy dầu bôi trơn, phá hủy sơn cách điện làm chập mạch cuộn dây máy nén kín nửa kín,… CÁC CÂU HỎI, BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Đặc điểm, yêu cầu vật liệu sử dụng máy thiết bị lạnh? Quan hệ tính chất vật liệu kim loại dung máy thiết bị với tính chất hố lý mơi chất dầu bơi trơn? từ rút kết luận sử dụng? vật liệu phi kim loại chủ yếu dung hệ thống máy thiết bị lạnh? Tính chất chúng thay đổi nhƣ theo nhiêt độ, môi trƣờng dầu môi chất lạnh? 51 Các vật liệu cách nhiệt thƣờng đƣợc sử dụng đâu hệ thống máy thiết bị lạnh? Đặc điểm yêu cầu kỹ thuật chính? Kể tên nêu vắn tắt tính chất vật liệu cách nhiệt hay đƣợc sử dụng máy hệ thống lạnh Vật liệu hút ẩm dùng kỹ thuật lạnh có loại chính? Tính chất công nghệ sử dụng zeôlit sillicagen? Đặc điểm yêu cầu dầu bôi trơn máy lạnh? Các loại dầu, tính chất phạm vi ứng dụng hệ thống máy lạnh? + Bài tập thực hành học sinh, sinh viên: Nhận biết vật liệu kỹ thuật lạnh + Các bƣớc thực - Chia lớp thành nhiều nhóm, nhóm từ (5 ÷ 7) học sinh - Chuẩn bị mẫu vật liệu kỹ thuật lạnh: vật liệu kim loại phi kim, vật liệu cách nhiệt, vật liệu hút ẩm số loại dầu bôi trơn thông dụng - Hƣớng dẫn học sinh phân biệt nhận biết đƣợc loại vật liệu kỹ thuật lạnh: + Nhận biết vật liệu kim loại phi kim + Nhận biết vật liệu cách nhiệt bản: polyutheran polystyrol + Phân biệt đƣợc loại dầu bôi trơn + Nhận biết loại vật liệu hút ẩm cách ẩm, phân biệt vật liệu zêolit sillicagen Yêu cầu đánh giá kết học tập: Nội dung: + Về kiến thức: - Trình bầy đƣợc tính chất, cơng dụng loại vật liệu kỹ thuật lạnh, vật liệu cách nhiệt loại dầu bôi trơn, vật liệu cách ẩm, hút ẩm + Về kỹ năng: - Nhận biết đƣợc, phân loại đƣợc loại vật liệu lạnh, vật liệu cách nhiệt loại dầu bôi trơn, vật liệu cách ẩm, hút ẩm + Thái độ: Đánh giá phong cách, thái độ học tập - Chủ động, sáng tạo an tồn q trình học tập Phƣơng pháp: + Về kiến thức: Đƣợc đánh giá hình thức kiểm tra viết 52 + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ làm tập thực hành Mỗi sinh viên, nhóm học viên thực cơng việc theo yêu cầu giáo viên.Tiêu chí đánh giá theo nội dung: - Độ xác cơng việc - Thời gian thực công việc - Độ xác theo yêu cầu kỹ thuật + Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm cơng việc, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Nguyễn Đức Lợi, Vũ Diễm Hƣơng, Nguyễn Khắc Xƣơng Vật liệu kỹ thuật nhiệt kỹ thuật lạnh, Nhà xuất Giáo Dục [2] Nguyễn Xuân Phú, Hồ Xuân Thanh, Vật liệu kỹ thuật điện, NXB Khoa học kỹ thuật [3] Nguyễn Đình Thắng, Vật liệu kỹ thuật điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Đình Thắng, Giáo trình vật liệu điện, Nhà xuất Giáo Dục - Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ Kỹ thuật Lạnh sở NXB giáo dục Hà Nội, - Nguyễn Đức Lợi, Vũ Diễm Hƣơng, Nguyễn Khắc Xuân, Vật liệu kỹ thuật nhiệt kỹ thuật lạnh, NXB Giáo dục - Đinh Văn Kha, Vât liệu bôi trơn, NXB KHKT, 2011 - Nguyễn Đức Lợi, Vật liệu k thuật nhiệt lạnh, NXB Bách khoa, 2012 - Nguồn tài liệu từ internet … - Giáo trình Vật liệu điện lạnh - Khoa Điện tử - Điện lạnh - Trƣờng CĐN KTCN ... Mở đầu 1 Chƣơng 1: Vật liệu kỹ thuật điện 14 11 Vật liệu cách điện (chất điện môi) Vật liệu dẫn điện Kiểm tra Chƣơng 2: Vật liệu kỹ thuật lạnh 14 11 Vật liệu kỹ thuật lạnh Vật liệu cách ẩm, hút... MH ĐL 09 - 02 Giới thiệu: - Vật liệu lạnh, vật liệu cách nhiệt loại dầu bôi trơn loại vật liệu nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Chƣơng giới thiệu vật liệu kỹ thuật lạnh, vật liệu cách... loại vật liệu dùng ngành Các tài liệu phục vụ cho việc học tập môn học - Giáo trình Vật liệu điện lạnh, Khoa Điện tử - Điện lạnh, Trƣờng CĐN KTCN - Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ Kỹ thuật Lạnh