Chu trình máy lạnh nén hơi
Chu trình một cấp ammoniac
Cấu tạo: MN – máy nén; NT – ngưng tụ; TL – van tiết lưu; BH – bình bay hơi
Hình 5.2 Chu trình một cấp ammoniac
a) Sơ đồ thiết bị đơn giản của chu trình máy lạnh một cấp được sử dụng cho môi chất NH3.
b) Chu trình biểu diễn trên đồ thị T – S c) Chu trình biểu diễn trên đồ thị Logp-h Nguyên lý hoạt động:
Hơi môi chất sinh ra ở thiết bị bay hơi được máy nén hút về và nến lên áp suất cao vào bình ngưng tụ. Ở bình ngưng hơi môi chất thải nhiệt và ngưng tụ thành lỏng. Lỏng có áp suất cao đi qua van tiết lưu vào bình bay hơi. Tại bình bay hơi, lỏng môi chất sôi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp thu nhiệt của môi trường lạnh. Hơi được hút về máy nén, như vậy vòng tuần hoàn của môi chất được khép kín.
Sự thay đổi trạng thái môi chất trong chu trình: 1-1’: Quá nhiệt hơi hút
1-2: Nén đoạn nhiệt từ áp suất thấp po lên áp suất cao Pk và S1 = S2.
2-2’: Làm mát đẳng áp hơi môi chất từ trạng thái quá nhiệt xuống trạng thái bão hòa. 2’-3’: Ngưng tụ môi chất đẳng áp và đẳng nhiệt
3’-3: Quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp.
3-4: Quá trình tiết lưu đẳng entanpi ở van tiết lưu h3 = h4.
Chu trình hai cấp nén, bình trung gian có ống xoắn.
Cấu tạo:
BH – bình bay hơi; NHA – máy nén hạ áp; NCA –máy nén cao áp; NT – bình trung gian.
Hình 5.3: Chu trình hai cấp nén bình trung gian có ống xoắn Nguyên lý hoạt động:
Hơi môi chất lạnh hình thành ở bình bay hơi được máy nén hạ áp hút vào và nén từ trạng thái 1 có áp suất po và nhiệt độ to lên trạng thái 2 có áp suất ptg và nhiệt độ t2, sau đó vào bình trung gian BTG, hơi được làm mát xuống trạng thái bão hòa (làm mát hoàn toàn). Hơi ở trạng thái 3 được máy nén cao áp NCA hút và nén lên trạng thái 4 có áp suất ngưng tụ pk và nhiệt độ cao t4, rồi được đẩy vào thiết bị ngưng tụ, tại đây hơi thải nhiệt và ngưng tụ thành lỏng cao áp, một phần lỏng đi qua van tiết lưu VTL1 vào bình trung gian nhằm làm mát hơi nóng ở trạng thái 2 xuống trạng thái hơi bão hòa 3, còn phần lỏng chính được làm quá lạnh trong ống xoắn của bình trung gian và sau đó qua van tiết lưu 2 vào bình bay hơi. Tại đây lớp môi chất bay hơi thu nhiệt của môi trường. Hơi hình thanh được máy nén hạ áp hút về, Như vậy vòng tuần hoàn của môi chất lạnh đã khép kín.
Các quá trình của chu trình: 1’-1: Quá trình hơi hút
1-2: Nén đoạn nhiệt cấp hạ áp từ po lên ptg.
2-3: Làm mát hơi quá nhiệt hạ áp xuống đường hơi bão hòa x=1 3-4: Nén đoạn nhiệt cấp cao áp từ ptg lên pk
4-5: Làm mát ngưng tụ và quá lạnh lỏng trong bình ngưng 5-6: Quá trinh lỏng đẳng áp trong bình trung gian
6-10: Tiết lưu từ áp suất pk xuống po
10-1’: Bay hơi thu nhiệt của môi trường lạnh
Thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống lạnh
Nhiệm vụ:
-Thiết bị trao đổi nhiệt của máy lạnh theo chức năng có thể chia ra làm hai nhóm: thiết bị chính và thiết bị phụ.
Nhiệm vụ chủ yếu của thiết bị trao đổi nhiệt là truyền nhiệt là truyền nhiệt từ một chất này cho một chất khác thông qua bề mặt ngăn cách hoặc bằng cách tiếp xúc trực tiếp.
Các loại bình ngưng và dàn bay hơi là những thiết bị trao đổi nhiệt bắt buộc phải có trong máy lạnh, nên chúng là những thiết bị chính.
Thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ là thiết bị để biến hơi môi chất lạnh có áp suất và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng. Hơi đi vào thiết bị là hơi quá nhiệt cho nên trước tiên nó phải được làm lạnh đến nhiệt độ bão hòa, rồi đến quá trình ngưng tụ, sau cùng là bị quá lạnh vài độ trước khi ra khỏi bình ngưng.
Yêu cầu với thiết bị:
Thanh chóng tách tác nhân lạnh đã ngưng tụ ra khỏi bề mặt truyền nhiệt Tách không khí và các loại khí không ngưng tốt
Tách dầu ra khỏi bình ngưng NH3
Làm sạch cáu bẩn về phía nước giải nhiệt hoặc không khí giải nhiệt như bùn, đất, canxi, bụi, sét rỉ…
Phân loại thiết bị ngưng tụ
Dựa vào môi trường giữ nhiệt mà phân thành - Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước - Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí - Thiết bị ngưng tụ kiểu kết hợp
Trong các hệ thống lạnh trung bình và lớn thường sử dụng thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước hoặc kiểu kết hợp.
Nước làm mát có thể sử dụng một lần hoặc tuần hoàn.
Thiết bị bay hơi
Đặc điểm: Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt mà tại đó lỏng tác nhân sau khi qua van tiết lưu sẽ thực hiện quá trình bay hơi để thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh. Môi trường có thể là không khí hoặc lỏng.
Phân loại thiết bị bay hơi:
Dựa vào tính chất của môi trường làm lạnh
+ Thiết bị bay hơi làm lạnh chất tải lạnh lỏng (nước, dung dịch nước muối, dung dịch rượu…) + Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí. Trong loại này chia thành 2 nhóm: dàn lạnh không khí đối lưu tự nhiên (dàn lạnh tĩnh) và dàn lạnh không khí đối lưu cưỡng bức (dàn lạnh quạt). Dựa theo mức độ choán chỗ của môi chất lạnh lỏng trong thiết bị:
+ Thiết bị bay hơi kiểu ngập: mỗi chất lạnh lỏng bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt (thường là loại cấp lỏng từ dưới lên)
+ Thiết bị bay hơi kiểu không ngập: mỗi chất lạnh lỏng không bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt. Mỗi phần bề mặt trao đổi nhiệt dùng để quá nhiệt hơi hút về máy nén.