Thiết bị bay hơi là mợt dạng thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn giữa mợt bên là mơi chất lạnh lỏng sơi ở nhiệt đợ thấp và mợt bên là mơi trường cần làm lạnh như khơng khí, nước hoặc nước muối…
a. Thiết bị bay hơi làm lạnh nước - Cấu tạo
Hình 3.7 giới thiệu sơ đồ cấu tạo thiết bị bay hơi ống vỏ amơniac kiểu ngập lỏng.
8 7 6 1 2 10 9 5 4 11 13 14
Hình 3.8. Sơ đồ cấu tạo TBBH ống vỏ amơniăc kiểu ngập lỏng
1, 10 - Nắp bình 11 - Thân
2 - Tách lỏng 12 - ống amơniăc lỏng vào
3 - Ap kế 13 - Xả dầu
4 - ống trao đổi nhiệt 14 - Bầu dầu
5 - Mặt sàng 15 - Bộ điều chỉnh mức lỏng
6 - ống xả khơng khí 16 - Van tiết lưu
7, 8 - ống nước (muối) vào và ra 17 - Van điện từ
9 - Xả nước 18 - Bộ khuếch đại.
- Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý làm việc gần giống như bình ngưng ống vỏ nằm ngang. Khác biệt cơ bản là amơniắc lỏng đựa đưa vào phía dưới bình, cịn hơi được đưa ra khỏi bình ở phía trên. Lỏng mơi chất sơi trong khơng gian giữa các ống để thu nhiệt của chất tải lạnh đi trong ống. Mức lỏng mơi chất ngập hết hàng thứ 2 cịn hàng ống trên cùng dùng để quá nhiệt hơi hút. Để đề phịng lỏng lọt về máy nén, người ta bố trí bình tách lỏng ở phía trên.
b. Thiết bị bay hơi làm lạnh khơng khí - Cấu tạo
TBBH làm lạnh không khí không có cánh tản nhiệt 3 2 1 4 3 2 1 TBBH làm lạnh không khí kiểu ống xoắn đặt đứng TBBH làm lạnh không khí
kiểu ống xoắn nằm ngang 4 3
2 1
Hình 3.9. TBBH làm lạnh khơng khí
Trong đó: 1 – Lỏng mơi chất vào 3 – Ớng dẫn mơi chất 2 – Hơi mơi chất ra 4 – Cánh tản nhiệt
- Nguyên lý hoạt động
Mơi chất lỏng từ ống mao hoặc tiết lưu được đưa vào dàn bay hơi nó chuyển động trong lịng ống trao đổi nhiệt, thu nhiệt lượng của mơi trường cần được làm mát (khơng khí), sơi hóa hơi và được máy nén hút về.
Mơi trường làm mát (khơng khí) chuyển động ngồi bề mặt ống trao đổi nhiệt nhường nhiệt lượng cho mơi chất, làm sơi và hóa hơi lỏng mơi chất.
3.5. Thiết bị tiết lưu (giảm áp)
Thiết bị tiết lưu cịn gọi là thiết bị dãn nở (Expansion devices) là một trong 4 thiết bị chính của hệ thống lạnh. Nó làm nhiệm vụ điều tiết lưu lượng của dịng mơi chất lỏng cấp cho dàn bay hơi duy trì áp suất và nhiệt độ bay hơi phù hợp với cơng nghệ làm lạnh yêu cầu.
a. Thiết bị tiết lưu nhiệt cân bằng trong - Cấu tạo
8 4 12 11 10 9 7 6 5 3 2 Po P1 1
Hình 3.10. Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong Trong đó:
1 –Màng đàn hồi 2 – Kim van 3 – Lị xo 4 –Đế van 5 –Vít điều chỉnh 6 –Lỏng vào 7 –Phin lọc 8 –Nắp van 9 –Bầu cảm biến 10 –Ớng nối
11 –Dàn Bay hơi 12 –Hơi về Máy nén - Nguyên lý hoạt động
Nếu tải nhiệt tăng hoặc mơi chất vào ít, độ quá nhiệt hơi hút tăng, áp suất p1
tăng, màng 2 dãn ra đẩy kim van xuống dưới cho mơi chất lạnh vào dàn bay hơi nhiều hơn. Khi mơi chất vào quá nhiều nhiệt độ quá nhiệt giảm, áp suất p1 giảm, màng 2 co lại kéo kim van lên đóng bớt cửa thốt, giảm lượng mơi chất lạnh vào dàn. Cứ như vậy kim van tự động điều chỉnh lượng mơi chất phù hợp với tải nhiệt của dàn bay hơi và độ quá nhiệt yêu cầu.
b. Thiết bị tiết lưu nhiệt cân bằng ngồi - Cấu tạo
Để khắc phục nhược điểm của van tiết lưu nhiệt cân bằng trong đối với dàn bay hơi lớn có tổn thất áp suất lớn người ta sử dụng van tiết lưu nhiệt cân bằng ngồi. Hình 3.11 thể hiện cấu tạo của van tiết lưu nhiệt cân bằng ngồi. Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngồi có cấu tạo cơ bản giống như van tiết lưu nhiệt cân bằng trong.
Sơ đồ cấu tạo van Tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài 8 4 13 14 3 1 P1 P'o 2 5 6 7 9 10 11 12
Hình 3.11. Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngồi
- Nguyên lý hoạt động
Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngồi có thêm ống nối 12 lấy tín hiệu áp suất dung dịch đầu hút của máy nén. Áp suất phía dưới màng đàn hồi khơng phải là áp suất bay hơi p0 mà là áp suất hút p0’. Do có tổn thất áp suất ở dàn bay hơi nên p0’ luơn nhỏ hơn p0. Tổn thất áp suất này cũng là một yếu tố đánh giá sự cấp lỏng thừa hay thiếu cho dàn bay hơi. Tổn thất áp suất giảm nếu thừa mơi chất lạnh lỏng và ngược lại. Nếu có quá nhiều lỏng vào dàn, p0’ tăng, đẩy màng đàn hồi lên phía trên, khép bớt cửa van. Nếu quá ít lỏng vào dàn, p0’ giảm, màng đàn hồi dãn xuống đẩy kim van mở rộng của thốt.
Như vậy van tiết lưu nhiệt cân bằng ngồi đồng thời dùng 2 tín hiệu nhiệt độ quá nhiệt tqnvà tổn thất áp suất để điều chỉnh tự động lượng lỏng vào dàn bay hơi, nên thường sử dụng cho các dàn bay hơi có tổn thất áp suất lớn.
c. Ớng mao
- Định nghĩa
Ớng mao cịn gọi là ống Kapile, ống mao dẫn, cáp phun… là thiết bị tiết lưu (thiết bị tiết lưu lượng). Hay thiết bị dãn nở được sử dụng rất nhiều trong tủ lạnh và máy điều hịa nhiệt độ gia dụng.
- Cấu tạo
Trong đó: 1 –Màng đàn hồi 2 – Kim van
3 – Lị xo 4 –Đế van
5 –Vít điều chỉnh 6 –Lỏng vào
7 –Phin lọc 8 –Nắp van
9 –Bầu cảm biến 10, 13 –Ớng nối
Hình 3-12. Cấu tạo ống mao.
Ớng mao đơn giản chỉ là một đoạn ống có đường kính nhỏ từ 0,6 đến 2mm với chiều dài từ 0,5 đến 5m nối giữa dàn ngưng tụ và dàn bay hơi.
Các kích thước chủ yếu của ống mao sử dụng ở Việt Nam theo tiêu chuẩn của Nga VOCT 2624-67, bằng đồng thau II96 hoặc đồng M2 và M3 có đường kính trong: 0,8; 0,82; 085mm, đường kính ngịai 2,1 + 0,1mm, độ ơ van + 0,1mm.
Ớng đảm bảo độ bền đến 50at. Và khả năng thơng dịng được kiểm tra bằng lưu lượng kế.
Các ống mao nhập từ Mỹ có các cỡ đường kính bên trong 0,66; 0,79; 0,91; 1,07; 1,12; 1,22; 1,4; 1,63; 1,78; 1,9; 2,03; 2,16 và 2,29mm.
3.5. Các thiếtbị phụ khác của hệ thống lạnh
3.5.1. Bình chứa cao áp
Bình chứa cao áp có chức năng chứa lỏng nhằm cấp dịch ổn định cho hệ thống, đồng thời giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị ngưng tụ. Khi sửa chữa bảo dưỡng bình chứa cao áp có khả năng chứa tồn bộ lượng mơi chất của hệ thống.
Hình 3.13: Cấu tạo bình chứa cao áp
1 – kính xem ga ; 2 - ống lắp van an tồn ; 3 - ống lắp áp kế ; 4 - ống lỏng về; 5 - ống cân bằng ; 6 - ống cấp dịch ; 7 - ống xả đáy
3.5.2. Bình chứa hạ áp
Nhiều hệ thống lạnh địi hỏi phải sử dụng bình chứa hạ áp, đặc biệt trong các hệ thống lạnh 2 cấp có bơm cấp dịch.
Bình chứa hạ áp có các nhiệm vụ chính sau:
- Chứa dịch mơi chất nhiệt độ thấp để bơm cấp dịch ổn định cho hệ thống lạnh. - Tách lỏng dịng gas hút về máy nén. Trongcác hệ thống lạnh có sử dụng bơm cấp dịch lượng lỏng sau dàn bay hơi khá lớn, nếu sử dụng bình tách lỏng thì khơng có khả năng tách hết, rất dễ gây ngập lỏng. Vì vậy người ta đưa trở về bình chứa hạ áp, ở đó lỏng rơi xuống phía dưới, hơi phía trên được hút về máy nén.
Hình 3.14: Bình chứa hạ áp 3.5.3. Bình chứa dầu
Trong hệ thống lạnh NH3, dầu được thu gom về bình thu hồi dầu.
3.5.4. Bình tách dầu
Các máy lạnh khi làm việc cần phải tiến hành bơi trơn các chi tiết chuyển động nhằm giảm ma sát, tăng tuổi thọ thiết bị. Trong quá trình máy nén làm việc dầu thường bị cuốn theo mơi chất lạnh. Việc dầu bị cuốn theo mơi chất lạnh có thể gây ra các hiện tượng:
- Máy nén thiếu dầu, chế độ bơi trơn khơng tốt nên chóng hư hỏng.
- Dầu sau khi theo mơi chất lạnh sẽ đọng bám ở các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ làm việc của tồn hệ thống.
Để tách lượng dầu bị cuốn theo dịng mơi chất khi máy nén làm việc, ngay trên đầu ra đường đẩy của máy nén người ta bố trí bình tách dầu. Lượng dầu được tách ra sẽ được hồi lại máy nén hoặc đưa về bình thu hồi dầu.
Hình 3.15: Bình tách dầu 3.5.5. Bình tách lỏng
Để ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng gây hư hỏng máy nén, trên đường hơi hút về máy nén, người ta bố trí bình tách lỏng. Bình tách lỏng sẽ tách các giọt hơi ẩm cịn lại trong dịng hơi trước khi về máy nén.
Các bình tách lỏng làm việc theo các nguyên tắc tương tự như bình tách dầu, bao gồm:
- Giảm đột ngột tốc độ dịng hơi từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp cỡ 0,5÷1,0 m/s. Khi giảm tốc độ đột ngột các giọt lỏng mất động năng và rơi xuống đáy bình.
- Thay đổi hướng chuyển động của dịng mơi chất một cách đột ngột. Dịng mơi chất đưa vào bình khơng theo phương thẳng mà thường đưa ngoặt theo những góc nhất định.
- Dùng các tấm chắn để ngăn các giọt lỏng. Khi dịng mơi chất chuyển động va vào các vách chắn các giọt lỏng bị mất động năng và rơi xuống.
- Kết hợp tách lỏng hồi nhiệt, hơi mơi chất khi trao đổi nhiệt sẽ bốc hơi hồn tồn.
Hình 3.16: Bình tách lỏng 3.5.6. Bình tách khí khơng ngưng
Khi để lọt khí khơng ngưng vào bên trong hệ thống lạnh, hiệu quả làm việc và độ an tồn của hệ thống lạnh giảm rỏ rệt, các thơng số vận hành có xu hướng kém hơn, cụ thể:
- Áp suất và nhiệt độ ngưng tụ tăng. - Nhiệt độ cuối quá trình nén tăng. - Năng suất lạnh giảm.
Vì vậy nhiệm vụ của bình là tách các khí khơng ngưng trong hệ thống lạnh xả bỏ ra bên ngồi để nâng cao hiệu quả làm việc, độ an tồn của hệ thống, đồng thời tránh khơng được xả lẫn mơi chất ra bên ngồi.
Hầu hết các bình tách khí khơng ngưng đều hoạt động dựa trên nguyên tắc là làm lạnh hổn hợp khí khơng ngưng có lẫn hơi mơi chất để ngưng tụ hết mơi chất, trước khi xả khí ra bên ngồi.
3.5.7. Bình trung gian
Cơng dụng chính của bình trung gian là để làm mát trung gian giữa các cấp nén trong hệ thống lạnh máy nén nhiều cấp. Thiết bị làm mát trung gian trong các hệ thống lạnh gồm có 3 dạng chủ yếu sau:
- Bình trung gian kiểu đặt đứng có ống xoắn ruột gà sử dụng cho NH3 và frêơn - Bình trung gian nằm ngang sử dụng cho Frêơn
- Bình trung gian kiểu tấm bản.
* Bình trung gian đặt đứng cĩ ống xoắn ruột gà
Bình trung gian có ống xoắn ruột gà ngồi việc sử dụng để làm mát trung gian, bình có có thể sử dụng để :
- Tách dầu cho gas đầu đẩy máy nén cấp 1, tách lỏng cho gas hút về máy nén cấp 2 - Quá lạnh lỏng trước khi tiết lưu vào dàn lạnh nhằm giảm tổn thất tiết lưu.
Hình 3.18: Bình trung gian đặt đứng
* Bình trung gian kiểu nằm ngang
Hình 3.19: Bình trung gian nằm ngang 3.5.8. Thiết bị hồi nhiệt
Thiết bị hồi nhiệt sử dụng trong các máy lạnh freơn. Thiết bị hồi nhiệt dùng để quá lạnh lỏng mơi chất sau ngưng tụ trước khi vào van tiết lưu bằng hơi lạnh ra từ dàn bay hơi trước khi về máy nén nhằm tăng hiệu suất lạnh chu trình.
Hình 3.20: Bình hồi nhiệt
a) nguyên lý cấu tạo ; b) bình hồi nhiệt của Danfoss (Đan Mạch)
1 –hơi vào, ra ; 2 –lỏng vào, ra ; 3 – khơng gian bên trong ; 4 - khơng gian 2 vỏ
3.5.9. Bộ lọc ẩm và lọc cơ khí
Trong quá trình chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và vận hành thiết bị lạnh, dù rất cẩn thận vẫn có cặn bẩn như đất, gỉ sắt…lọt vào hệ thống.
Ẩm hoặc hơi nước và các tạp chất gây ra nhiều vấn đề ở bất cứ hệ thống lạnh nào. Hơi ẩm có thể đơng đá và làm tắc van tiết lưu, gây ăn mịn các chi tiết kim loại, làm ẩm cuộn dây mơ tơ máy nén nửa kín, làm cháy mơ tơ và dầu. Các tạp chất có thể làm bẩn dầu máy nén và làm cho thao tác các van khó khăn.
Có rất nhiều dạng thiết bị được sử dụng để khử hơi nước và tạp chất. Dạng thường gặp là phin lọc ẩm kết hợp lọc cơ khí (filter –drier). Nó chứa một lỏi xốp đúc. Lỏi có chứa chất hấp thụ nước cao, chứa tác nhân axit trung hồ để loại bỏ tạp chất. Để bảo vệ van tiết lưu và van cấp dịch, bộ lọc được lắp đặt tại trên đường cấp dịch trước các thiết bị này.
Bài 4. Các thiết bị lạnh gia dụng 4.1. Tủ lạnh và máy lạnh gia dụng
4.1.1 Một số khái niệm
- Lạnh: Là thấp hơn nhiệt độ mơi trường (lấy nhiệt độ mơi trường làm chuẩn)
- Sự làm lạnh: Là quá trình lấy nhiệt của vật để nhiệt độ của vật đó thấp hơn nhiệt độ mơi trường. Có 2 cách làm lạnh: Tự nhiên và nhân tạo.
* Lạnh tự nhiên: Lợi dụng nhiệt độ của mơi trường để làm lạnh
* Lạnh nhân tạo: Sử dụng máy móc thiết bị để lấy nhiệt của vật cần làm lạnh. Quá trình này sẽ tiêu tốn năng lượng và hệ thống máy móc thực hiện quá trình này gọi là hệ thống lạnh.
4.1.2 Đặc điểm cấu tạo
Đặc điểm cấu tạo tủ lạnh dân dụng gồm 4 phần:
- Phần cơ: Gồm máy nén, dàn nóng, dàn lạnh, phin sấy lọc, tiết lưu (cáp, ống mao)
- Phần điện : Gồm động cơ máy nén, Rơle nhiệt độ (thermostat), Rơle nhiệt bảo vệ động cơ máy nén (thermic), rơle khởi động (Relay stating)
- Vật liệu: Gồm mơi chất lạnh (thường là loại R134a), dầulạnh.
- Vỏ: Gồm khung sắt, cách nhiệt.
Cách nhiệt gồm: Vỏ tủ cách nhiệt bằng polyurethan hoặc polystirol, vỏ ngồi bằng tơn sơn màu trắng hoặc sáng, bên trong là khung bằng nhựa. Trong tủ có bố trí các giá để thực phẩm. Cửa tủ cũng được cách nhiệt, phía trong tủ có bố trí các giá để đặt chai lọ, trứng, bơ. v. v.
Hình 4.1 - Cấu tạo tủ lạnh
1 - Vỏ cách nhiệt; 2 - Cánh tủ; 3 - Ngăn đơng; 4 - Giá để thực phẩm; 5 - Hợp đựng rau quả;
6 - Giá đựng chai lọ; 7 - Dàn ngưng; 8 - phin lọc; 9 - Máy nén (Block); 10 - ống mao. 9 10 8 7 6 3 1 5 4 2
4.1.3 Phân loại tủ
Phân loại theo số buồng
Tủ lạnh 1 buồng, 2 buồng, 3 buồng
Phân loại theo dung tích(từ 40 đến 300 lít)
Phân loại theo số sao (*)
+ Tủ 1 * (nhiệt độ thấp nhất trong tủ có thể làm lạnh được - 60C) + Tủ 2** (nhiệt độ thấp nhất trong tủ có thể làm lạnh được - 120C) + Tủ 3*** (nhiệt độ thấp nhất trong tủ có thể làm lạnh được - 180C) Phân loại theo phương pháp làm đơng
+ Tủ làm đơng trực tiếp
+ Tủ làm đơng gián tiếp (có quạt gió)
4.1.4. Các thơng số kỹ thuật
Dung tích hữu ích (lít)
Là thể tích của tủ trừ đi thể tích của các ngăn, khay Cơng thức: Vhữu ích= (chiều dài.rộng .cao). 50%
Cơng suất của máy nén(W, kW, hp) (hp mã lực: 1 hp = 745,7 W) Điện áp sử dụng: 220V, 110 V, 100V, 50 Hz
Dịng làm việc: Ilv (Ampe) A Cơng suất điện trở phá băng : W Đặc trưng nhiệt độ trong tủ lạnh
- Nhiệt độ ngăn đơng, phụ thuộc vào tủ lạnh 1 sao, 2 sao, hay 3 sao