- Cấu tạo 1 Bình bay hơ
4.2.1 Quâ trình vòng ngợc a) Chu trình lạnh
a) Chu trình lạnh
Môi chất trong bất kỳ mây lạnh năo khi tiến hănh quâ trình vòng nợc cũng phải trao đổi với ít nhất hai nguồn nhiệt: nhận nhiệt của môi trờng nhiệt độ thấp vă chuyển nhiệt cho môi trờng nhiệt độ cao. Trong quâ trình trao đổi nhiệt , nhiệt lợng do môi chất nhận đợc cần phải bằng nhiệt lợng do môi trờng toả ra. Theo Định luật hai nhiệt động , để thu thu đợc nhiệt môi chất cần phải có nhiệt độ thấp hơn hoặc cùng lắm lă bằng nhiệt độ của nguồn cấp nhiệt cho nó. Bởi vậy, việc hạ nhiệt độ môi chất, thí dụ, nhờ hiệu ứng dên nở đoạn nhiệt , cần đợc tiến hănh trớc khi môi chất thực hiện quâ trình thu nhiệt của môi trờng có nhiệt độ thấp. Lợng nhiệt thu đ- ợc của môi trờng nhiệt độ thấp gọi lă năng suất lạnh. Khi môi chất nhả nhiệt, nhiệt độ của nó cần cao hơn hoặc cùng lắm lă bằng nhiệt độ nguồn nóng.
Chúng ta hêy quan sât đồ thị T- s
2 T a 3 H . Txq c ' d' 2' d c 1
4 b n m f e . S ∆s2 ∆sc-d ∆s0 ∆s2-3 ∆s2
Ta thấy trín đồ thị T- s (d-c) lă quâ trình biến đổi trạng thâi của môi chất chất lạnh: Khi bị hút nhiệt, entropy vă nhiệt độ của môi trờng lạnh bị giảm từ trạng thâi d→c. Quâ trinh biến đổi trạng thâi của môi trờng xung quanh khi nhận nhiệt của
môi trờng xung quanh khi nhận nhiệt thừ môi chất nhả ra lă c,- d,. Vì nhiệt dung toăn phần của môi trờng xung quanh lă vô cùng lớn, cho nín nhiệt của nó không thay đổi khi nhận nhiệt do môi chất nhả ra.
Về phần môi chất,( 4-1) lă quâ trình biến trạng thâi của mình khi thu nhiệt của môi trờng nhiệt đô thấp, ở đđy nhiệt độ vă entropy đều tăng. Giữa môi chất vă môi trờng tồn tại một hiệu nhiệt độ, chính đó lă nguyín nhđn của tổn thất không thuận ngịch.
Trín đồ thị T- s nhiệt lợng của một quâ trình, thí dụ 4-1, lă diện tích nằm d- ới quâ trình vì Q14= ∫1
2
S
S
TdS
, trừ tổn thất không thuận ngịch trong.
Khi nhả nhiệt Q0 cho môi chất, nguồn nhiệt độ thấp, sẽ giảm entropy còn môi chất sẽ đợc tăng. Hiệu entropy của nguồn tính theo biểu thức:
Sc- Sd = Sc∫
Sd TdQ dQ
= - ∆s
Vì nhiệt độ môi chất trong quâ trình thu nhiệt phải thấp hơn của nguồn nóng vă câc diện tích nằm dới câc đờng quâ trình d- c vă 4-1 bằng nhau( cùng nhiệt l- ợng) nín cạnh đây của diện tích 1-4-n-f lớn hơn cạnh đây của diện tích d - c - n - m bởi một đại lợng ∆s0>0
, nghĩa lă( S1 - S4)- ( Sd - Sc) > 0
Bất đẳng thức năy nói lín rằng, bởi tồn tại một hiệu nhiệt độ hữu hạn giữa môi chất( qt. 4-1) vă nguồn( qt. d-c) trong khi trao đổi nhiệt mă có sự tổn thất không thuận nghịch, dẫn đến tăng entropy của hệ .
Để môi chất có thể chuyển nhiệt đợc cho nguồn nhiệt độ cao( nh môi trờng xung quanh chẳng hạn) cần phải nđng nhiệt độ môi chất, chẳng hạn tiến hănh quâ trình đoạn nhiệt 1-2. Tiếp theo, môi chất trong quâ 2-3 nhả nhiệt cho nguồn có nhiệt độ cao. Trong trờng hợp năy môi chất lă vật cho nhiệt, còn nguồn nhiệt độ Giâo trình Môn Điện dđn dụng 49
cao lă nơi nhận nhiệt. Nh vậy entropy của môi chất giảm, còn của nguồn lại tăng. Vì lợng nhiệt do môi chất toả ra phải bằng lợng nhiệt do môi trờng thu văo, nghĩa lă diện tích dới đờng 2-3 bằng diện tích dới đờng c,- h, cho nín sẽ thoả mên bất đẳng thức ( Sh - Sc )- ( S2 - S3) > 0
Bất đẳng thức trín cũng chứng tỏ sự không thuận ngịch của quâ trình vừa khảo sât.
Quâ trình trong mây thực hiện liín tục, do môi chất quay trở về trạng 4 bằng hai câch: hoặc dên nở đoạn nhiệt( 3- 4) hoặc tiết lu( a- 4). Kết quả lă nhờ quâ trình vòng ngợc 1-2-3-4 , một lợng nhiệt Q0 = Qd-c = Q4-1 thu đợc của môi trờng nhiệt độ thấp đê đợc chuyển cho môi trờng nhiệt độ cao.
Theo " Định luật nhiệt động thứ nhất" nguồn nhiệt độ cao đợc cấp một lợng nhiệt Q phải bằng tổng của nhiệt lợng Q0 do nguồn nhiệt độ thấp toả ra với công L tiíu tốn của chu trình
Q = Q0 + L
Biểu thức năy gọi lă phơng trình cđn bằng nhiệt của chu trình b) Chu trình bơm nhiệt
T 3 2 c d Lmin 4' 5 1' 1'' ' 4 5' 1 e k m n S ∆s1 ∆s0
Trong chu trình bơm nhiệt môi chất nhận nhiệt Q0 từ môi trờng xung quanh hoặc môi trờng có nhiệt độ cao hơn ( qt. 4-1) rồi sau đó chuyển năy cho môi trờng nhiệt độ cao( qt. 2-3). Quâ trình trao đổi nhiệt giữa môi chất với môi trờng nhiệt độ cao xảy ra dới hiệu nhiệt độ hữu hạn, vì vậy tổn thất không thuận ngịch, do đó entropy tăng lín một lợng ( Sd - Sc )- ( S2 - S3) > 0.
Diện tích dới đờng 4-1 biểu thị nhiệt cấp cho môi chất bằng diện tích e- 4'- 5- k, vậy quâ trình 5-1 chính lă đọ giảm entropy của môi trờng xung quanh.
( S1 - S4 )- ( S5 - S4' ) = ∆s1 > 0
Độ hoăn thiện nhiệt động của chu trình năy, nh trong chu trình lạnh, đợc đânh giâ bằng hệ số thuận ngịch.
Để đânh giâ năng lợng chu trình bơm nhiệt ta dùng hệ số cấp nhiệt( hệ số truyền tải)
ϕ= L Q
kết hợp với hệ số lạnh ta có : ϕ=ε + 1
Nếu mây lạnh lăm việc theo chu trình cấp nhiệt thì chu trình ấy đợc đânh giâ năng lợng theo câch chia ra hai phần: chu trình bơm nhiệt vă chu trình lạnh, giới hạn giữa chúng la nhiệt độ Txq của môi trờng xung quanh.
4.3. Tủ lạnh
Hiện nay trín thị trờng có rất nhiều loại tủ lạnh của câc hêng khâc nhau:
- Tủ lạnh của Liín Xô cũ có câc loại nh : Ca pa tob, Phi la tob..
- Tủ nhật có: daewoo, toshiba, hitachi, national, sharp
- Hăn quốc: daewoo, goldstar, samsung
- Mỹ có: general, electric, carrier, philco
- Hung- ga- ri có : lehel
Ngoăi ra còn có một số tủ lạnh của Nhật sản xuất vă lắp râp tại Thâi Lan, Singapore nh :
hitachi, national,
4.3.1 Đặc điểm cấu tạo của tủ lạnh gồm 3 phần chính:
- Phần lạnh - Phần điện - Phần kết cấu
4.3.1.1 Phần lạnh
a) Cấu tạo vă nguyín lý hoạt động NT
- C u t oấ ạ 3 2 TL- Van ti t l uế ư MN- Mỏy nộn NT- D n ng ng t ă ư ụ TL MN BH- D n bay h iă ơ PL PL- phin lọc 4 1 BH
Hình 6: Sơ đồ nguyín lý cấu tạo của tủ lạnh
- Nguyín lý hoạt động
Mây nĩn hút hơi môi chất lạnh có nhiệt độ thấp, âp suất thấp sinh ra từ dăn bay hơi, nĩn lín âp suất cao Pn ( khoảng 8-12 at) vă nhiệt dộ cao tn ( khoảng 50- 550c) rồi đẩy văo dăn ngng tụ. Hơi môi chất đi từ đầu dăn ngng tụ đến cuối dăn ng- Giâo trình Môn Điện dđn dụng 51
ng tụ sẽ thải nhiệt ra môi trờng xung quanh có nhiệt độ tmt < tk . Môi chất sẽ nguội dần vă ngng tụ thănh thể lỏng.
Môi chất khi đi qua van tiết sẽ đợc giảm xuống còn P0( khoảng 1,2- 1,8 at) rồi đi văo dăn bay hơi. Nhiệt độ giảm xuống nhiệt độ t0 (-60C ữ - 180C) . Khi đi văo dăn bay hơi, môi chất lạnh thu nhiệt lăm cho dăn lạnh lạnh xuống cấp lạnh cho tủ. Hơi môi chất ra khỏi dăn lạnh lại đợc mây nĩn hút về tạo thănh một chu trình khĩp kín.
* Nh vậy để tủ lạnh hoạt động tạo ra lạnh tốt, hệ thống lạnh phải:
- Có sự lu thông tuần hoăn liín tục của môi chất trong hệ thống( động lực tạo ra sự lu thông năy chính lă bộ phận động cơ vă mây nĩn)
- Có sự truyền nhiệt tốt từ dăn nóng ra không khí xung quanh vă từ dăn lạnh văo môi chất bay hơi.
- Có đủ lợng môi chất trong hệ thống để đảm bảo năng suất lạnh( có nghĩa đủ gaz)
* Trong thực tế câc bộ phận của hệ thống lạnh có đặc điểm cấu tạo nh sau: