1. Làm lạnh khơng khớ.
2.4.1.1 Làm lạnh bằng dàn ống cú cỏnh.
Trong kỹ thuật điều hịa khơng khớ người ta sử dụng phổ biến cỏc thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt để làm lạnh khơng khớ.
Về cấu tạo: Phổ biến nhất là dàn trao đổi nhiệt kiểu ống đồng cỏnh nhụm. Khơng khớ chuyển động bờn ngồi dàn trao đổi nhiệt. Bờn trongcú thể là nước lạnh (chất tải lạnh) hoặc chớnh mơi chất lạnh bay hơi.
Khơng khớ khi chuyển động qua dàn một mặt được làm lạnh mặt khỏc một phần hơi nước cú thể ngưng tụ trờn bề mặt trao đổi nhiệt và chảy xuống mỏng hứng nước ngưng. Vỡ thế trờn đồ thị I-d q trỡnh biến đổi trạng thỏi của khơng khớ
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
sẽ theo quỏ trỡnh A1 hay là quỏ trỡnh làm lạnh làm khụ. Khi nhiệt độ bề mặt lớn hơn ts thỡ quỏ trỡnh diễn ra theo đường A2, làm lạnh đẳng dung ẩm.
Hầu hết cỏc mỏy điều hồ trong đời sống sử dụng thiết bị làm lạnh kiểu bề mặt.
2.4.1.2. Làm lạnh bằng nước phun đĩ xử lý.
Người ta cú thể làm lạnh khơng khớ thơng qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp, trong đú người ta cho phun nước lạnh đĩ xử lý tiếp xỳc trực tiếp với khơng khớ để làm lạnh. Thiết bị này cũn được gọi là thiết bị buồng phun.
Khơng khớ khi qua buồng phun nhiệt độ giảm cịn dung ẩm cú thể tăng, khơng đổi hoặc giảm tựy thuộc vào nhiệt độ của nước phun. Khi nhiệt độ nước phun nhỏ hơi nước trong khơng khớ sẽ ngưng tụ trờn bề mặt cỏc giọt nước và làm giảm dung ẩm. Như vậy cú thể điều chỉnh dung ẩm của khơng khớ thơng qua điều chỉnh nhiệt độ nước phun.
Trong thiết bị buồng phun, nước được phun thành những giọt nhỏ li ti nhờ cỏc vũi phun. Do cỏc giọt nước rất nhỏ nờn diện tớch tiếp xỳc cực kỳ lớn, tuy nhiờn ở trong buồng phun thời gian tiếp xỳc giữa khụng khớ với nước rất nhỏ, nờn hiệu qủa trao đổi nhiệt ẩm ớt nhiều cũng bị hạn chế.
Để tăng diện tớch tiếp xỳc, người ta cú thể tạo màng nước trờn cỏc bề mặt rắn. Hiệu qủa của phương phỏp này cũng tương tự kiểu phun.
Thiết bị buồng phun được sử dụng nhiều trong cụng nghiệp dệt và nhiều ngành khỏc, đũi hỏi khống chế độ ẩm theo những chương trỡnh khắt khe.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
2.4.1.3. Làm lạnh bằng nước tự nhiờn
Làm mỏt bằng nước lạnh chi phớ khỏc cao cho việc làm lạnh nước. Trong những trường hợp khi yờu cầu nhiệt độ khụng khớ cần làm lạnh khơng thấp q, cú thể dựng nước tự nhiờn, chưa qua làm lạnh và cho bay hơi vào trongkhơng khớ để giảm nhiệt độ của nú. Mức độ làm lạnh khơng khớ phụ thuộc độ ẩm của nú vànhiệt độ của nước.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Hiện nay ở thị trường cú bỏn rất nhiều loại quạt nước, cỏc loại quạt này đều cú nguyờn lý làm việc tương tự nhau là cho nước bay hơi vào khơng khớ khi chuyển động qua quạt. Trờn hỡnh 4.3 là một kiểu quạt nước. Nước được một bơm nhỏ bơm lờn phớa trờn và cho chảy qua một lớp vật liệu xốp mao dẫn. Khơng khớ chuyển động qua lớp mao dẫn được thấm ướt, nước sẽ bay hơi đoạn nhiệt vào khơng khớ làm cho nhiệt độ khơng khớ giảm xuống theo đường đoạn nhiệt A4.
Trong cụng nghiệp, chẳng hạn ở cỏc xớ nghiệp dệt sửdụng cỏc thiết bị buồng phun với nước đĩ được làm lạnh rất tốn kộm. Vỡ vậy những ngày trời ớt nắng và những lỳc phụ tải khụng quỏ lớn người ta khụng sử dụng nước lạnh, mà sử dụng nước thường để xử lý khơng khớ. Quỏ trỡnh xử lý trong trường hợp này cũng diễn ra theo đường A4.
Nhiệt độ khơng khớ được xử lý theo nước thường hạ xuống thấp nhất cú thể là bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt.
2.4.1.4. Làm lạnh bằng mỏy nộn - giĩn khớ.
Để làm lạnh khơng khớ trờn cỏc mỏy bay người ta sử dụng phương phỏp nộn và giĩn nở khơng khớ để đạt được khơng khớ cú nhiệt độ thấp. Nhờ cú sẵn mỏy nộn tua bin cú thể sử dụng để nộn khớ, khơng phải trang bị thờm mỏy nộn, nờn thường hay được sử dụng.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Sơ đồ nguyờn lý của hệ thống được trỡnh bày trờn hỡnh4.4. Trong thiết bị này người ta tiến hành nộn và làm mỏt trung gian 2 lần trước khiđưa vào mỏy giĩn nở để hạ nhiệt độ.
Hỡnh 4.4. Hệ thống thiết bị làm lạnh khơng khớ trờn mỏy bay
1- Mỏy nộn tua bin; 2,4- Thiết bị làm mỏt; 3- Mỏy nộn li tõm; 5- Tua bin giĩn nở Quỏ trỡnh thay đổi trạng thỏi của khơng khớ được trỡnh bày trờn hỡnh 4.4. Quỏ trỡnh làm việc của hệ thống như sau: Khơng khớ nạp bờn ngồi được mỏy nộn tua bin, một mặt được đưa đến buồng đốt để dốt nhiờn liệu cho động cơ mỏy bay, một phần cũn lại được đưa đến thiết bị làm mỏt cấp 1, ở đõy khớ nộn được làm mỏy bằng khơng khớ bờn ngồi trời. Sau đú khơng khớ nộn được đưa đến mỏy nộnly tõm để nộn cấp 2 nộn đến ỏp suất cao hơn, rối tiếp tục được đưa đến thiết bị làm mỏt cấp 2. Khơng khớ nộn sau làm mỏt cấp 2 được đưa đến tua bin, thực hiện quỏ trỡnh giản nỡ đoạn nhiệt, để ỏp suất và nhiệt độ giảm xuống (khoảng 10oC). Khụng khớ lạnh được đưa vào cabin. Tua bin được nối đồng trục với mỏy nộn cấp 2 để tận dụng cơ năng do khớ nộn giản nở sinh ra.
Hệ thống làm mỏt mỏy bay bằng mỏy nộn - giĩn nở nhưvậy thường chỉ được sử dụng khi mỏy bay dừng. Khi mỏy bay đang hoạt động trờn cao, cú thể trớch khơng khớ bờn ngồi vào để điều hồ nhiệt độ trong khoang mỏy bay, vỡ ở trờn cao, khơng khớ bờn ngồi khỏ lạnh.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
2.4.2. Sưởi ấm (Gia nhiệt khơng khớ).
2.4.2.1. Gia nhiệt bằng dàn ống cú cỏnh sử dụng nước núng
Trong kỹ thuật điều hịa khơng khớ người ta cú thể thực hiện gia nhiệt cho khơng khớ bằng thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt sử dụng nước hoặc hơi nước núng. Thường đú là dàn ống cú cỏnh, khơng khớ chuyển động cưỡng bức bờn ngồi ngang qua dàn ống, nước hoặc hơi nước chuyển động bờn trong.
Ở cỏc nước chõu Âu nhu cầu sưởi núng về mựa Đơng là bắt buộc đối với mọi nhà. Trong nhà thường trang bị cỏc bộ gia nhiệt kiểu bề mặt sử dụng hơi nước dẫn từ cỏc trung tõm nhiệt điện đến.
Ở cỏc nước về mựa Đụng nhiệt độ khụng quỏ lạnh, chẳng hạn như nước ta thỡ việc sưởi ấm chỉ thực hiện ở cỏc cơng trỡnh đặc biệt, mà khụngphải bắt buộc đối với tồn dõn. Việc sưởi ấm thực hiện từ cỏc nguồn cấp nhiệt cục bộ.
Thiết bị gia nhiệt sử dụng nước núng hoặc hơi từ nguồn cấp nước núng cục bộ. Vớ dụ một số khỏch sạn cao cấp ở nước ta cú trang bị cỏc lị hơi cấp hơi núng cho cỏc bộ gia nhiệt kiểu bề mặt đặt ở cỏc phũng để sưởi ấm về mựa Đụng. Ở đõy bộ xử lý khơng khớ của hệ thống thường cú 02 dàn trao đổi nhiệt : một dàn sử dụng nước núng, dàn kia nước lạnh và chsung làm việc khụng đồng thời.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Nước núng được cấp từ lị cấp nước núng cục bộ của cơng trỡnh.
Trờn đồ thị I-d trạng thỏi khơng khớ sẽ biến đổi theo quỏ trỡnh A8: Tăng nhiệt đẳng dung ẩm.
2.4.2.2. Gia nhiệt bằng dàn ống cú cỏnh sử dụng gas núng
Một biện phỏp khỏc cũng hay được sử dụng là dựng cỏcmỏy lạnh 2 chiều. Trong cỏc mỏy này về mựa Đụng nhờ hệ thống van đảo chiều hoỏn đổi chức năng của dàn núng và dàn lạnh, nhờ vậy khơng khớ thổi vào phịng là khơng khớ núng của dàn núng. Như vậy trong trường hợp này khơng khớ cũng được gia nhiệt bằng dàn ống cú cỏnh sử dụng gas núng của hệ thống mỏy lạnh.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Trờn hỡnh 4,7 là sơ đồ nguyờn lý làm việc của mỏy lạnh 2 chiều. Van đảo chiều RV cú nhiệm vụ hoỏn đổi chức năng của cỏc dàn trao đổi nhiệt bờn ngồi và bờn trong phịng. Về mựa đơng dàn trao đổi nhiệt bờn trong IC là dàn núng.
Quỏ trỡnh thay đổi trạng thỏi của khơng khớ theo đường A8. 2.4.2.3. Gia nhiệt bằng thanh điện trở.
Người ta cú thể thực hiện việc sấy khơng khớ bằng cỏc điện trở thay cho cỏc thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt. Thường cỏc dõy điện trở được bốtrớ trờn cỏc dàn lạnh của mỏy điều hịa (hỡnh 4.8). Về mựa Đụng mỏy dừng chạy lạnh, chỉ cú quạt và thanh điện trở làm việc.
Khơng khớ sau khi chuyển động qua thanh điện trở sẽ được sưởi ấm theo quỏ trỡnh gia nhiệt đẳng dung ẩm A8.
Việc sử dụng dõy điện trở cú ưu điểm là gọn nhẹ vàchi phớ đầu tư thấp. Tuy nhiờn chi phớ tiền điện (chi phớ vận hành) khỏ lớn và dễ gõy chỏy, chập điện do cỏc dàn lạnh thường được lắp đặt trờn laphơng của cỏc cơng trỡnh, cú nhiều vật liệu dễ chỏy, nguy hiểm.
Cấu tạo của cỏc thanh điện trở thường gồm 3 lớp, bờn trong cựng là dõy kim loại cú điện trở suất lớn, dõy được cỏch nhiệt bằng lớp vật liệu cỏch nhiệt dạng bột. Ngồi cựng là lớp vỏ kim loại cú cỏnh tản nhiệt lớn.
Thanh điện trở được gắn trực tiếp lờn cỏc bộ trao đổi nhiệt và hoạt động khụng đồng thời với hệ thống lạnh. Khi làm lạnh mụi chất (nước lạnh hoặc tỏc nhõn lạnh) đi qua dàn trao đổi nhiệt và khơng khớ làm lạnh.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Một biện phỏp khỏc cũng thường hay được sử dụng là lắp đặt cỏc thanh điện trở trờn cỏc đoạn đường ống.
Hỡnh 4.9. Thanh điện trở và cỏch lắp trờn đường ống 2.4.3. Tăng ẩm cho khơng khớ.
Trong cơng nghiệp đặc biệt trong cơng nghiệp dệt, địi hỏi độ ẩm khơng khớ khỏ cao.
Những mựa hanh khơ độ ẩm khơng khớ khơng đảm bảo u cầu, cần phải tăng ẩm (dung ẩm) cho khơng khớ. Để làm điều đú cần cho bay hơi nước vào trong khơng khớ. Cú nhyiờự biện phỏp khỏc nhau, dưới đõy là cỏc biện phỏp thường được sử dụng.
2.4.3.1 Tăng ẩm bằng thiết bị buồng phun.
Buồng phun thường được sử dụng để tăng ẩm cho khơngkhớ trong cụng nghiệp vỡ lưu lượng địi hỏi lớn.
Khi phun hơi nước vào trong khơng khớ, thường người ta sử dụng nước tự nhiờn (trừ trường hợp cần kết hợp gia nhiệt). Khi phun nước, quỏtrỡnh xảy ra gần với quỏ trỡnh bay hơi đoạn nhiệt, trạng thỏi khơng khớ thay đổi theo đườngA4 hoặc A5.
Đặc điểm cơ bản của quỏ trỡnh này là :
- Lượng hơi ẩm bay hơi vào khụng khớ rất ớt so với lượng nước phun.
- Sự thay đổi trạng thỏi của khơng khớ phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nước phun.
2.4.3.2 Tăng ẩm bằng thiết bị phun ẩm bổ sung.
Tăng ẩm bổ sung là hỡnh thức đưa hơi nước trực tiếp vào khụng gian bờn trong gian mỏy với lượng hơi nước đưa vào thường khụng lớn lắm. Cú nhiều biện phỏp tăng ẩm bổ sung cho khơng khớ nhưng cú chung đặc điển là:
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
- Lượng hơi ẩm đưa vào khụng lớn lắm
- Làm ẩm cho khơng khớ trong một khoảng khơng gian hạn chế.
- Khi phun hơi ẩm tuyệt đối khơng được du thừa, tồnbộ hơi ẩm phải được khuyếch tỏn vào trong khơng khớ.
Thường người ta sử dụng cỏc thiết bị phun ẩm sau: Hộphơi phun hơi ẩm bĩo hồ, thiết bị kiểu kim phun, đĩa quay hoặc khớ nộn.
a)Phun nước bĩo hồ vào khơng khớ nhờ hộp hơi: Trờn hỡnh 4.10 là cấu tạo của hộp hơi phun hơi ẩm bĩo hồ nhờ điện trở. Thiết bị gồmhộp sinh hơi 4, bờn trong cú cỏc sợi dõy điện trở 3. Khi đốt núng hơi nước bốc ra theo ống1 rồi khuyếch tỏn vào khơng khớ.
Nước bổ sung được cấp vào ống 2 và chứa trong thựng 5thụng với thựng 4. Ống xả 6 nhằm duy trỡ mức nước trong cỏc thựng 4 và 5. Trạng thỏi của khơng khớ sẽ thay đổi theo quỏ trỡnh đẳng nhiệt ε = ro
Như vậy trạng thỏi khơng khớ sẽ thay đổi theo đường đẳng nhiệt A6, nghĩa là nhiệt độ khơng khớ sẽ khụng thay đổi .
Như vậy ta cú thể tớnh tốn được trạng thỏi khơng khớ nếu biết được lượng hơi bay hơi vào khơng khớ. Chẳng hạn hơi nước bĩo hồ 100oC với lưu lượng 8 kg/h được phun vào khơng khớ ở trạng thỏi t1=27oC, ϕ1=50% (khơng cú hơi ẩm dư thừa) và lưu lượng 1000 kg/h. Nếu hơi khuyếch tỏn đều vào khơng khớ thỡ lượngẩm tăng là , trạng thỏi khơng khớ sau khi tăng ẩm là: d2=19 g/kg, ϕ2=85% và t2=27oC
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
Yờu cầu cơ bản của phun ẩm bổ sung là hơi phun phải mịn để khuyếch tỏn hồn tồn vào trong khơng khớ khơng được dư thừa. Quỏ trỡnh bay hơi nước vào khơng khớ được thực hiện đoạn nhiệt, tức ε=0. Thường người ta sử dụng cỏc thiết bị như sau: vũi phun và đĩa quay.
- Dựng vũi phun với bơm: Trờn hỡnh 4.11 là thiết bị vịi phun với bơm. Nước cú ỏp suất cao 9ữ90 bar từ bơm đi vào ống dẫn 5 qua bộ lọc 2, trong đú cú lưới lọc 6 dạng hỡnh trụ, sau đú theo ống dẫn 7 vào vịi phun 1. Bờn trong vịi phun cũng cú lưới lọc bằng đồng để tiếp tục lọc nước. Nước sạch qua ống 8 cú đầu phun nhỏ để tăngtốc, ra khỏi vũi phun, nước phun vào kim 9 đặt cỏch lổ một khoảng nhất định và cú thể điều chỉnh được nhờ vớt 10. Sau khi va đập mạnh vào kim 9 nước bị xộ tơi thành màn bụi dạng núng. Cỏc hạt bụi khuyếch tỏn vào trong khong khớ , cỏc hạt lớn một phần đập vào vỏ 3 để tiếp tục bị làm tơi và bay hơi tiếp, phần cũn lại (98%) rơi xuống phểu 4 cú đỏy thơng vớiđường thu hồi về bơm.
Sau một thời gian làm việc cần xả bẩn trong cỏc lướilọc và thổi thụng đầu mủi phun. Muốn vậy người ta sử dụng khớ nộn. Khi ngừng phun, lũ xo ộp van 12 lờn, mở thơng đường khớ nộn từ bầu 11 với đường xả 14, khớ nộn sẽ cuốn nước cựng cặn bẩn bỏm trờn lưới đưa vào phễu 4.
Năng suất làm ẩm của thiết bị là 7 kg/h và lượng nướcphun mỗi giờ là 350 l, tiờu hao năng lượng là 20W cho mỗi kilụgam hơi ẩm.
Thiết bị phun ẩm kiểu vũi phun tuy cú ưu điểm là tiờu hao điện năng ớt, nhưng ớt được sử dụng do lổ phun khỏ nhỏ hay bị tắc, nước dễ chảy ra nền nhà, vận hành phức tạp.
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
- Phun ẩm bằng thiết bị đĩa quay: Cấu tạo của thiết bị được đưa ra trờn hỡnh 4.12. Thiết bị gồm cú đĩa 2 được gắn với trục quay dẫn độngnhờ động cơ 1 quay với tốc độ rất cao 2850 vũng/phỳt, chao 5 trờn cú gắn cỏc cỏnh tĩnh 4 và lỏ chắn 11, quạt giú 6 và vỏ 10 lắp đồng trục với đĩa 2.
Nguyờn lý làm việc của thiết bị như sau: Nước từ ống dẫn 3 được tưới lờn bề mặt bờn trong của đĩa 2. Khi đĩa quay, nhờ lực ly tõm cỏc giọt nước văng ra va đập lờn cỏc cỏnh tĩnh 4 và được xộ tơi. Nhờ quạt 6 cỏc giọt nước được thổi vào khụng
GIÁO TRèNH KỸ THUẬT LẠNH
khớ trong gian mỏy và khuyếch tỏn hết. Cỏc giọt nước lớn bị lỏ chắn 11 cản lại, rơi xuống phần dưới của chao 5, theo ống 8 về bơm.
Năng suất làm ẩm của thiết bị khoảng 10 kg/h, lưu lượng nước cung cấp 90 l/h, tiờu hao điện năng là 51W cho mỗi kilụgam hơi ẩm. Như vậy so với thiết bị phun kiểu vịi phun thiết bị đĩa quay tiờu hao ớt nước hơn nhiều, nhưng chi phớ điện năng khỏ lớn.
Ưu điểm của thiết bị là đơn giĩn, dễn chế tạo, dễ vận hành, ớt trục trặc do tắc nước. Vỡ vậy nú thường hay được sử dụng trong cỏc xớ nghiệp cụng nghiệp.