1. Môi chất lạnh và xử lý môi chất lạnh
1.1.2. Môi chất lạnh sơ cấp, thứ cấp và môi chất lạnh tiêu hao
- Môi chất lạnh sơ cấp
Môi chất lạnh sơ cấp được dùng trong hệ thống nén hơi và các hệ thống làm lạnh hấp thụ.
Các môi chất này thay đổi trạng thái hai lần – một lần trong giàn bay hơi và một lần trong giàn ngưng tụ.
Các môi chất lạnh chuyển một lượng nhiệt lớn qua quy trình gia nhiệt âm ỉ.Làm lạnh (làm mát) bằng hoạt động bay hơi.
-Môi chất lạnh thứ cấp
Môi chất lạnh thứ cấp có khả nănghấp thụ nhiệt và thay đổi nhiệt độ để truyền nhiệt.
Các môi chất này thường không thay đổi trạng thái trong chu trình làm lạnh. Các môi chất thay đổi nhiệt độ bằng cách hấp thụ nhiệt.Một ví dụ điển hình là nước mát.
Các môi chất lạnh có thể tiêu hủy, thay đổi trạng thái một lần và mất hoặc do bay hơi, thăng hoa hoặc nóng chảy.Các ví dụ điển hình gồm có: Ni tơ lỏng, CO2Băng khô 1.1.3 Tính chất lý tưởng Giá trị ẩn cao Điểm sôi thấp Nhiệt độ đông đặc thấp Thể tích riêng nhỏ Nhiệt độ tới hạn cao Không ăn mòn
Ổn định trong mọi điều kiện hoạt động Không phản ứng với chất bôi trơn Không nổ, không cháy
Không độc, không mùi Dễ phát hiện rò rỉ Chi phí tối thiểu
Không tác dụng với không khí hoặc nước Ít ảnh hưởng đến môi trường
1.1.4. Môi chất lạnh đơn chất, đồng sôi, không đồng sôi, hỗn hợp
- Môi chất lạnh đơn chất là môi chất chỉchứa một hợp chất hóa học, ví dụ như : R134a, R22 và R123
- Môi chất lạnh đồng sôi là môi chấtchứa từ hai hợp chất hóa học trở lên, ví dụ họ R500, R500, R502, R503, R507, R508A, R508B, R509A.
Môi chất lạnh đồng sôibay hơi tức thời nhưng giữ cùng một tỷ lệ trong cả chu trình làm lạnh.Sôi ở nhiệt độ không đổi khi hỗn hợp bay hơi.
- Môi chất lạnh không đồng sôilà môi chấtchứa từ hai hợp chất hóa học trở lên , môi chất lạnh khôngđồng sôi bay hơi tức thời nhưng không cùng một tỷ lệ trong cả chu trình làm lạnh. Ví dụ R410a
- Môi chất lạnh hỗn hợp (ho chất hóa học trở lênvi dụ hợp các chất dễ bay hơi nó t đổi nhiệt độ bay hơi được g Có hai loại Môi chất lạnh h Hỗn hợp NHỊ PHÂN gồm m Hỗn hợp TAM PHÂN gồm m Ví dụ: R410A là một hỗn hợp g mức trượt nhiệt độ 0.1K R407C là một hỗn hợp gồ tam phân có mức trượt nhi 1.1.5 Các yêu cầu chung v
Tính chất vật lý của môi ch nổ. Nếu tiếp xúc trực tiếp v
chất lạnh bắn vào mắt sẽ gây đông l chất lạnh bắn vào mắt phả
+ Không được dụi mắt.
+ Tạt nhiều nước lã sạch vào m + Băng che mắt tránh bụi b + Đến ngay bệnh viện mắ
+ Nếu bị chất lạnh phun vào da th Không nên xả bỏ môi chấ
tán khí ôxi gây ra chứng bu tiếp xúc với ngọn lửa hay kim lo nguyên tắc an toàn sau đây m + Lưu trữ các bình chứa môi ch được hâm nóng môi chất l
+ Không được va chạm hay gõ m
1.2. Các đạo luật có liên quan, các quy đ 1.2.1. Tầng ozone (chức năng, các ch - Bầu khí quyển bao quanh Trái đ khác nhau: từ mặt đất lên đ
đến 50 km là tầng bình lưu
- Tầng ozon là sự tập trung các phân tử ozon ở tầng b
lượng ozon trong khí quyển của chúng ta tập trung ở tầng b
38
p (hoặc near-Zeotropic). Chứa một hỗn hợp có t
họ R400, R401A, R404A, R407C, R410A,...Đó là h bay hơi nó thay đổi thành phần cấu tạo khi bay hơi
c gọi là GLIDE. nh hỗn hợp:
m một hỗn hợp có hai môi chất lạnh nguyên ch m một hỗn hợp có ba môi chất lạnh nguyên ch p gồm R32 (50%) và R125(50%) = hỗn hợ
ồm R32(23%), R125(25%) và R134a(52%) = h t nhiệt độ 5K
u chung về an toàn và thiết bị bảo vệ cá nhân
a môi chất lạnh là không mầu sắc, không mùi vị p với môi chất lạnh có thể bị mù mắt hay h
gây đông lạnh phá hỏng mắt. Nếu không may b ải nhanh chóng tự cấp cứu như sau:
ch vào mắt để làm tăng nhiệt độ cho mắt. i bẩn.
ắt để chữa trị kịp thời.
nh phun vào da thịt, nên tiến hành chữa trị như trên. ất lạnh vào trong một phòng kín, vì môi lạ ng buồn ngủ, bất tỉnh và tử vong. Nếu để môi ch a hay kim loại nóng sẽ sinh ra khí độc. Nên tuân th c an toàn sau đây mỗi khi thao tác với môi chất lạnh:
a môi chất lạnh vào chỗ thoáng mát. Tuyệt đ t lạnh lên quá 510C .
m hay gõ mạnh vào bình chứa môi chất lạnh.
t có liên quan, các quy định, quy phạm và tiêu chu c năng, các chất làm suy giảm tầng ôzôn)
n bao quanh Trái đất của chúng ta được chia ra làm nhi t lên đến độ cao 10 km là tầng đối lưu và từ
ưu
ự tập trung các phân tử ozon ở tầng bình lưu. Kho ợng ozon trong khí quyển của chúng ta tập trung ở tầng b
p có từ hai hợp R400, R401A, R404A, R407C, R410A,...Đó là hỗn o khi bay hơi và sự thay
nh nguyên chất. nh nguyên chất.
ợp nhị phân có m R32(23%), R125(25%) và R134a(52%) = hỗn hợp
ị, không cháy t hay hỏng da. Môi u không may bị môi
như trên. ạnh làm phân môi chất lạnh c. Nên tuân thủ một số t đối không nh. m và tiêu chuẩn c chia ra làm nhiều tầng 10 km trở lên ưu. Khoảng 90% ợng ozon trong khí quyển của chúng ta tập trung ở tầng bình lưu. Tầng
39
ozon rất quan trọng đối với sự sống trên Trái đất vì nó hấp thụ phần lớn tia cực tím của bức xạ mặt trời, không cho các tia này đến được Trái đất.
A. 15 tới 40 km
B. Từ không tới 15 km C. Tầng bình lưu D. Tầng đối lưu
- Nếu tầng ozon bị suy giảm, bức xạ UV sẽ đến Trái đất nhiều hơn và làm tăng bệnh ung thư da, đục nhân mắt (cataract), làm giảm sản lượng lương thực, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển
- Các chất khí nguy hiểm nhất với tầng ozon là các chất có chứa F Cl Br, Vì chúng rất bền, phản ứng theo phản ứng dây chuyền (mãi ko chấm dứt nếu ko có tác nhân mạnh khác làm biến đổi chúng, mà tác nhân đó lại ... rất hiếm).
40 Cl* + O3 → ClO* + O2
ClO* + *O* → Cl* + O2
1 phân tử CFC cũng lấy mất của ta cả triệu, chục triệu phân tử ozon. Người ta thấy CFC thải từ 1990 đến nay vẫn tiếp tục phá hủy ozon...
Ngoài ra còn những tác nhân khác, nhưng nhiều nhất vẫn là CFC, vì các chất kia chỉ 1 đổi 1 hay cùng lắm là vài chục rồi thôi, còn CFC thì mãi mãi
1.2.2 Đạo luật và quy định bảo vệ tầng ozone
-Nghị định thư Montreal là thỏa thuận giữa các nước được ký lần đầu để hạn chế các chất làm suy giảm ozon
Thỏa thuận Quốc tế nhằm giảm phát thải các chất gây suy giảm ozon bằng cách chấm dứt sản xuất các loại khí ảnh hưởng tới tầng ozon
+ Nghị định thư Montreal đầu tiên 1987
Hiệp định quốc tế nổi bật trong động thái phản ứng lại với khủng hoảng môi trường toàn cầu.
Kêu gọi ngừng sản xuất CFC’s ở mức năm 1986, giảm 20% trước 1995 và giảm 50% trước 1999.
Úc ký ngày 6 tháng Sáu năm 1988. Nghị định thư có hiệu lực vào tháng Một, 1989 và trước tháng Mười, 1989 hơn 30 nước đã ký
+ Nghị định thư Montreal London tháng Sáu 1990
Kêu gọi tiếp tục giảm sản lượng CFC từ 20% lên 50% trước 1995 và ngừng hoàn toàn trước năm 2000.
Không có HCFC nhưng sẽ được xem xét năm 1992
+ Nghị định thư Montreal Copenhagen tháng Mười một 1992 Dừng hoàn toàn CFC trước 1996
Ngừng sản xuất HCFC trước năm 1996
Giảm dần đến khi ngừng hoàn toàn HCFC trước năm 2030 + Nghị định Kyoto
Thỏa thuận Kyoto Nhật Bản vào tháng 12 năm 1997 cho các quốc gia công nghiệp đạt được để giảm thiểu việc thải ra khí nhà kính
Mục tiêu ổn định nồng độ khí nhà kính trong khí quyển và ngăn việc ảnh hưởng đến hệ thống khí hậu toàn cầu.
1.3 Các tính chất của môi chất lạnh
1.3.1 Các loại môi chất thường được sử dụng. (bao gồm CFC, HCFC, HFC, các môi chất lạnh áp suất cao và các môi chất lạnh tự nhiên) môi chất lạnh áp suất cao và các môi chất lạnh tự nhiên)
41
+ Là một chất khi không màu, có mùi hắc, lỏng sôi ở áp suất khi quyển ở nhiệt độ -33.35oC. Amôniăc có tính chất nhiệt động tốt, phù hợp với chu trình máy lạnh nén hơi dùng máy nén pittông, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, không dùng cho máy nén tuoocbin vì tỉ số áp suất quá thấp.
+ Tính chất vật lý: có áp suất ngưng tụ khá cao, nếu nhiệt độ nước làm mát ra khỏi bình ngưng là 37oC thì nhiệt độ ngưng tụ là 42oC. Áp suất lên tới 16.5 at. Nhiệt độ cuối tầm nén cao nên phải làm mát xinlanh bằng nước và hơi hút phải là hơi bão hòa, áp suất bay hơi thường lơn hơn 1 at và chỉ bị chân không khi nhiệt độ bay hơi thấp hơn 33.4oC. Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén và thiết bị trao đổi nhiệt gọn nhẹ. Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt lớn. Khả năng hòa tan nước không hạn chế nên không có hiện tượng tắc ẩm, tuy vậy lượng nước trong hệ thống không được vượt quá 0.1% để đảm bảo hiệu suất làm việc của hệ thống. Không hòa tan dầu nên phải có bình tách dầu đẩy và các bình thu dầu tránh dầu đọng ở các thiết bị trao đổi nhiệt và máy nén phải có bơm dầu để bôi trơn và các chi tiết chuyển động. Amôniăc dẫn điện nên không dùng được trong các máy nén kín và nữa kín.
+ Tính chất hóa học: Phân hủy thành thành nitơ và hydro ở nhiệt độ 260oC, nhưng khi có mặt ẩm và bề mặt thép làm chất xúc tác thì ở nhiệt độ 120oC đã phân hủy, do vậy cần phải làm mát thật tốt đầu xylanh và khống chế nhiệt độ cuối tầm nén càng thấp càng tốt. Không ăn mòn kim loại đen, đồng thau phốt pho và phi kim loại chế tạo máy nhưng ăn mòn đồng và các hợp kim đồng nên không được dùng đồng trong máy nén lạnh amôniăc.
Tính an toàn: có khả năng cháy nổ , ở nồng độ 13.5 – 16% amôniăc sẽ cháy khi ở nhiệt độ khoảng 651 0C, vì vậy các gian máy không được dùng ngọn lửa trần và phải được thông thoáng thường xuyên. Khi hỗn hợp với thủy ngân sẽ gây nổ nên không được dùng áp kế thủy ngân trong hệ thống amôniăc.
+ Tính chất sinh lý: độc hại với con người, gây kích thích niêm mạc mắt, dạ dày, co thắt cơ quan hô hấp, làm bỏng da. Làm giảm chất lượng sản phẩm bảo quản, làm biến màu rau quả.
+ Tính kinh tế: Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, bảo quản. - Môi chất R22
+ Công thức hóa học CHClF2 là chất khí không màu, có mùi nhẹ, nặng hơn không khí, sôi ở áp suất khí quyển ở nhiệt độ -40.8oC. Được ứng dụng rất rộng
42
rãi trong các ngành công nghiệp,đặc biệt trong lĩnh vực điều hòa không khí, do có ảnh hưởng xấu đến môi trường (phá hủy tần ôzôn) nên cũng chỉ được phép sử dụngchođến2020.
+ Tính chất vật lý: Có áp suất ngưng tụ cao tương tự amôniăc, nhiệt độ ngưng 42oC, áp suất ngưng tụ 16.1 at. Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình nhưng vẫn cần làm mát đầu máy nén. Áp suất bay hơi thường cao hơn áp suất khí quyển, năng suất lạnh riêng thể tích gần bằng amôniăc nên máy nén lạnh tương đối gọn. Độ nhớt lớn, tính lưu động kém hơn amôniăc nên đường ống, cửa van lớn hơn. Hòa tan dầu hạn chế nên gây khó khăn cho bôi trơn, đặc biệt trong khoảng nhiệt độ từ -20oC đến -40oC, R22 không hòa tan dầu nên người ta tránh không cho hệ thống lạnh dùng R22 làm việc ở chế độ nhiệt độ này. Không hòa tan nước nên có nguy cơ tắc ẩm. Không dẫn điện nên sử dụng tốt cho máy nén kín và nửa kín, cần lưu ý lỏng R22 dẫn điện nên không để lỏng lọt về máy nén tiếp xúc với phần điện của động cơ.
+ Tính chất hóa học: phân hủy ở nhiệt độ 550oC khi có chất xúc tác là thép, ở nhiệt độ cao hơn R22 sẽ tự phân hủy thành những chất rất độc hại. Không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhưng gây trương phồng một số các chất hữu cơ như cao su và chất dẻo.
+Tính an toàn: không cháy nổ nhưng khi phân hủy ở nhiệt độ cao sẽ sinh ra các sản phẩm rất độc hại.
+ Tính chất sinh lý: không độc hại cũng không sử dụng duy trì sự sống. Khônglàm biến chất sản phẩm bảo quản.
+Tính kinh tế: đắt, nhưng dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản dễ. - Môi chất R12
+ Công thức hóa học CCl2F2, là chất khí không màu, có mùi nhẹ, nặng hơn không khí, nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển là -29.8oC. Được sử dụng rất rộng rãi, đặc biệt trong các tủ lạnh cũ, nhưng do có mức độ phá hủy tần ôzôn lớn và hiệu ứng lồng kính cao nên đã không được phép sử dụng từ năm 1996, tuy nhiên trên thực tế, do các thiết bị sử dụng R12 vẫn hoạt động nên thời hạn này được kéo dài thêm 10 năm đối với các nước đang phát triển và do vậy hiện nay lượng R12 trên thị trường ngày càng ít đi.
43
42oC, áp suất ngưng tụ khoảng 10atm. Nhiệt độ cuối tầm nén thấp, áp suất bay hơi thấp hơn 1 at. Năng suất lạnh riêng thể tích nhỏ (khoảng 60% của amôniăc) nên lưu lượng tuần hoàn trong hệ thống cũng lớn lên, vì vậy chỉ thích hợp cho hệ thống có công suất nhỏ (như tủ lạnh gia đình). Khả năng trao đổi nhiệt kém hơn của amôniăc.
- Môi chất R134a
+ R134a có công thức hoá học CH2F-CF3, là môi chất lạnh không chứa chlorine trong thành phần hoá học nên chỉ số ODP = 0, R134a đã được thương mại hoá trên thị trường và dùng để thay thế cho R12 ở nhiệt độ cao và trung bình, đặc biệt là điều hoà không khí trong ô tô, điều hoà không khí nói chung, máy hút ẩm và bơm nhiệt. Ở giải nhiệt độ thấp R134A không có những đặc tính thuận lợi, hiệu quả năng lượng rất thấp nên không thể dùng được, R134A cũng có những
tính chất tương tự nhưR12
+ Không gây cháy nổ, không độc hại, không ảnh hưởng sấu đến cơ thể sống. Tương đối bền vững về mặt hoá học và nhiệt. + Không ăn mòn các kim loại chế tạo máy, có các tính chất vật lý phù hợp . . . Cũng như R12, R134A phù hợp hầu hết các kim loại, phi kim loại và hợp kim chế tạo máy, như kẽm , magie, chì và hợp kim nhôm với thành phần magie lớn hơn 2% khối lượng. Đối với phi kim loại R134A có tính phù hợp cao hơn. + Tuy R134A là môi chất không độc nhưng theo sự nghiên cứu của các nhà khoa học hãng DOPONT thì cần chú ý rằng khi trộn R134A với một loại khí hoặc lỏng nào đó gây cháy nổ thì sẽ tạo ra một chất gây cháy vì thế không được trộn lẫn R134A với bất kỳ chất khí hoặc lỏng nào gây cháy nổ. + Các loại dầu bôi trơn gốc khoáng, dầu tổng hợp alkylbenzol không hoà tan R134A. Nếu điều kiện yêu cầu R134A phải hoà tan trong dầu thì cần phải chọn các loại dầu
44 - Môi chất R410a
+ Là hỗn hợp của hai Freon đồng sôi, gồm 50% R32 và 50% R125. Đây là môi chất đang được sử dụng phổ biến trong các máy điều hòa nhiệt độ hiện nay vì môi chất này không phá hủy tầng ozon. Khi sử dụng môi chất này cần chú ý: Áp suất ngưng của R410A lớn hơn khoảng 1,6 lần so với R22 nên ống đồng cần dày hơn để không bị nổ. Đây là một hỗn hợp đồng sôi, do đó khi rò rỉ ga, phải xả hết và nạp lại toàn bộ cho hệ thống và nạp ở dạng lỏng. R410A không cháy, không độc hại, bền vững hóa học và không ăn mòn phần lớn các vật liệu.