(h.a) (h.b)
9.1/ Đại cương về máy lạnh hấp thụ:
1) Sơ đồ, chu trình lý thuyết.
Máy lạnh hấp thụ đầu tiên ra đời năm 1810 do Lesli chế tạo. Cho đến nay đựợc hồn chỉnh và được ứng dụng rộng rãi tại nhiều nước trên thế giới. Nhất là Liên Xơ, Mỹ, Trung Quốc.
Để hiểu rõ về nguyên lý hoạt động thì ta so sánh giữa sơ đồ máy lạnh hấp thụ và máy lạnh thơng thường.
MNTL TL NT BH qk qo Pk Po NT k BH qo qh qk Pk Pk Po Po SH HT B TLDD ξa ξr B:bơm dung dịch SH: thiết bị sinh hơi
TLDD:van tiết lưu dung dịch.
* Về cơ bản thì máy lạnh hấp thụ cũng giống như máy lạnh nén hơi chỉ khác là thay vì dùng máy nén hơi người ta dùng “cụm máy nén nhiệt”.
*Nguyên lý hoạt độüng của máy nén nhiệt như sau:
- Hơi mơi cất lạnh sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được được đi về thiết bị hấp thụ và được dung dịch lỗng hấp thị thành dung dịch đậm đặc. Quá trình hấp thụ sinh ra nhiệt năng, vì vậy cần phải cĩ một lượng nước làm mát. Dung dịch đậm đặc được bơm B bơn lên áp suất ngưng tụ PNT. Vì chất lỏng khơng chịu nén nên cơng tiêu tốn cho bơm rất nhỏ. Sau đĩ dung dịch đậm đặc dược đi vào thiết bị sinh hơi.
Tại đây nĩ được gia nhiệt nhờ nguồn nhiệt qh Mơi chất lỏng sơi tách ra thành hơi cao áp đi vào thiết bị ngưng tụ.nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình hấp thụ qa được thải cho nước làm mát
- Dung dịch cịn lại được đi qua van tiết lưu, dung dịch dược giảm áp xuống áp suất bay hơi và chu trình cứ thế tiếp tục.
*Phương trình cân bằng nhiệt của 2 máy lạnh:
ML nén hơi ML hấp thụ
l = qk - qO lB = ( qk +qa ) - ( qO + qH ) qk = qO + l qk + qa = qO + qH + lB ≈ qO + qH Hệ số làm lạnh ûvà Hệ số nhiệt của ML hấp thụ:
ε = l qo ξ = l q q B H o + ≈ q q H o
* Điều kiện để máy lạnh hấp thụ hoạt động được là vùng khử khí ∆ξ phải dương:
∆ξ = ξr - ξa > 0
ξr : Nồng độ của dung dịch đậm đặc. ξa : Nồng độ của dung dịch lỗng.
Lưu ý: Nồng độ ở đây là nồng độ của mơi chất lạnh trong dung dịch.chẳng hạn mơi chất lạnh là nước,dung dịch là nước + muối thì nồng độ ở đây là nồng độ của nước chứ khơng phải là nồng độ của muối.
2) Ưu và nhược điểm: * Ưu điểm:
- Nguồn nhiệt cấp cho MLHT cĩ nhiệt độ khơng cao ( từ 90 ÷ 120°C ) cho nên cĩ thể tận dụng được những nguồn nhiệt thừa, phế thải cĩ sẵn như khĩi thải, năng lượng mặt trời, nguồn điện, nhiệt ... cho nên chi phí vận hành rất rẻ.
- Khơng cần hoặc tiêu thụ rất ít điện năng nên rất thuận tiện cho nhưng nơi khơng cĩ điện.
- Ở đây chi tiết chỉ cĩ bơm nên khi hệ thống vận hành ít ồn ít rung,nhất là trong các tủ lạnh gia đình dùng máy lạnh hấp thụ khuyếch tán khơng cĩ bơm nên rất êm,việc sũa chửa bảo dưỡng dể dàng.
- Trong vịng tuần hồn mơi chất khơng cĩ dầu bơi trơn nên khơng cĩ hiện tượng bám dầu trên bề mặt trao đổi nhiệt.
* Nhược điểm:
- Chế tạo phức tạp, đắt tiền. -Cồng kềnh,diện tích lắp đặt lớn.
- Do thời gian để đun sơi lượng dung dịch trong thiết bị sinh hơi lâu nên thời gian khởi động của máy lạnh hấp thụ rất lớn,nên khơng dùng biện pháp giảm tải bằng cách dừng máy.
- Lượng nước làm mát sẽ tiêu tốn lớn hơn do phải làm mát thêm thiết bị ngưng tụ.
3) Mơi chất dùng trong máy lạnh hấp thụ:
Khác với ML nén hơi chỉ cần 1 lọai mơi chất,cịn MLHT ngồi mơi chất lạnh cịn cĩ mơi chất hấp thụ nữa,người ta thường gọi chung là cặp mơi chất
Cĩ 2 lọai cặp mơi chất là hấp thụ và hấp phụ
• Cặp mơi chất hấp thụ : là cặp mơi chất liên kết hĩa học với nhau (NH3 / H2O)
a.Ký hiệu cặp mơi chất lạnh: Mơi chất lạnh viết trước ,chất hấp thụ viết sau,cách nhau bằng 1 dấu gạch chéo
b.u cầu với cặp mơi chất lạnh: Ngồi các u cầu đối với mơi chất lạnh càn cĩ 2 yêu cầu sau:
Hịa tan hồn tồn với nhau nhưng nhiệt độ sơi ở vùng áp suất phải cách xa nhau càng nhiều càng taut(để tại thiết bị sinh hơi chỉ cĩ hơi mơi chất lạnh thĩat ra)
Nhiệt dung riêng của cặp mơi chất phải nhỏ,để giảm thời gian khởi động máy
*hiện nay mới phổ biến 2 cặp mơi chất là : NH3 / H2O và H2O / LiBr 9.2 Máy lạnh hấp thụ H2O / LiBr :
1.Ưu,nhược: a/ Ưu điểm:
Nước là mơi chất lạnh khơng độc hại,khơng ăn mịn,rẻ tiền và trao đổi nhiệt taut
Brombiliti là muối chỉ cĩ nước đi ra là nguyên chất cịn muối ở lại ,nên tại thiết bị sinh nhiệt cỉ cĩ mơi chất bốc hơi (do LiBr là muối) nên khơng cần thiết bị tinh cất
Nhiệt độ nguồn,nhiệt độ cấp cho thiết bị sinh hơi cĩ thể thấp đến 80 độ nên cĩ thể tận dụng được nguồn nhiệt thải ,dể tìm.
b/ Nhược điểm:
Do mơi chất lạnh là nước khơng thể làm lạnh âm độ,mà chỉ dùng trong các hệ thống điều hịa khơng khí hoặc các kho mát
Đơ chân khơng rất cao,nên dể dàng xãy ra lout khí vào hệ thống vjf vậy yêu cầu của thiết bị hút chân khơng rất phức tạp để duy trì độ chân khơng trong thiết bị
Dung dịch LiBr ăn mịn mạnh kim loại nên yêu cầu vật liệu rất đắt tiền và phải cĩ chất phụ gia để kìm hãm sự ăn mịn và vậy mơi chất hấp thụ LiBr rất dắt tiền
2.Sơ đồ máy lạnh hấp thụ H2O / LiBr:
Do máy lạnh hấp thụ H2O / LiBr làm việc với độ chân khơng rất cao,nên hạn chế lout khí vào hệ thống,người ta thường dùng các thiết bị trao đổi nhiệt như thiết bị ngưng tụ,bay hơi,hấp thụ,sinh hơi vào trong 1 hoặc 2 bình
1- Thiết bị ngưng tụ 2- Thiết bị sinh hơi
3- Dàn tưới mơi chất lạnh,để thành thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tưới nhằm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt (cụ thể trong trường hợp này)
4- Thiết bị bay hơi 5- Bơm mơi chất lạnh
6- Dàn tưới dung dịch lỗng vừa làm nhiệm vụ tiết lưu 7- Thiết bị hấp thụ
910 10 8 7 6 5 4 3 2 1 Pk - Po NT-SH BH-HT Nước làm mát Chất tải nhiệt Chất tải lạnh Nước làm mát
9- Thiết bị hồi nhiệt, để tận dụng nhiệt của dung dịch lỗng,nhằm giảm bớt lượng nhiệt để gia nhiệt qH và giảm nhiệt lượng nước làm mát qa
10- Ống mao làm nhiệm vụ tiết lưu.cĩ hình chữ U ,để cơ lập giữa áp suất Pk
trong bình ngưng tụ sinh hơi và Po trong bình bay hơi hấp thủ,trong trường hợp cạn lỏng cao áp tại mán chứa của bình ngưng
3.Nguyên lý làm việc
Lỏng mơi chất lạnh được bơm (5) tưới liên tục lên dàn bay hơi nhận nhiệt của chất tải lạnh,chuyển động cưỡng bức bên trong ống,hĩa hơi và được hút về ngăn hấp thụ và được dung dịch lỗng hấp thụ thành dung dịch đập đặc.trong quá trình hấp thụ phát sinh ra nhiệt lượng và được thải cho nước làm mát.Dung dịch đập đặc được bơm (8)bơm lên áp suất ngưng tụ Pk đi qua thiết bị hồi nhiệt (9),đễ tận dụng nhiệt của dung dịch lỗng rồi đi vào thiết bị sinh hơi.Tại đây dung dịch đậm đặc được gia nhiệt bởi chất tải nhiệt đến sơi.Mơi chất lạnh bay hơi đi vào ngăn thiết bị ngưng tụ nhã nhiệt cho nước làm mát ngưng tụ thành lỏng cao áp,dung dịch lỗng cịn lại đi qua thiết bị hồi nhiệt rồi về thiết bị hấp thụ,nhờ các béc ở dàn tưới (6) ,dung dịch lỗng giảm áp súat xuống áp suất bay hơi ,để hấp thụ hơi mơi chất lạnh.Lỏng cao áp đi qua ống mao (10) giảm áp suất xuống áp suất bay hơi và chu trình cứ thế tiếp tục
Nước làm mát được đi nối tiếp từ thiết bị hấp thụ rồi đến thiết bị ngưng tụ để giảm lượng nước làm mát
9.3 Máy lạnh hấp thụ NH3 / H2O : 1.Ưu,nhược điểm:
a/Ưu điểm:
-NH3 là mơi chất lạnh cĩ tính chất nhiệt động taut,cĩ thể làm lạnh ở độ âm sâu
-Máy lạnh NH3 / H2O làm việc ở độ chân khơng thấp nên hạn chế khả năng lọt khí vào hệ thống
-Rẻ tiền
-Nhiệt độ gia nhiệt cho máy lạnh hấp thụ khơng cần cao,cĩ thể thấp từ 80°→90° .Nên nên cĩ thể tận dụng được nhiệt lượng thừa,phế thải
b/Nhược điểm:
-Cĩ mùi khai và độc hại,làm hỏng sản phẩm bảo quản
-Tại thiết bị sinh hơi dễ cĩ nước cuốn theo NH3 nên yêu cầu phải cĩ thiết bị tinh luyện rất phức tạp
2.Sơ đồ máy lạnh NH3 / H2O 1 cấp:
NT HN1 TL BH HT HN2 TLDD SH TC qa qH BDD qk
TC: thiết bị tinh luyện,để tách hơi nước ra khỏi luồn hơi NH3
HN1 :thiết bị hồi nhiệt 1,nhằm quá lạnh lỏng cao áp trước khi tiết lưu,để giảm tổn thất lạnh do tiết lưu
HN2 :giống thiết bị hồi nhiệt tại máy lạnh hấp thụ H2O/LiBr 3.Nguyên lý làm việc:
Hơi mơi chất (NH3 ) sau khi ra khỏi thiết bị bay hơi được đi vào thiết bị hồi nhiệt 1,đễ quá lạnh lỏng cao áp rồi đi vào thiết bị hấp thụ,tại đây hơi mơi chất được dung dịch lỗng hấp thụ thành dung dịch đậm đặc.Nhiệt lượng tỏa ra trong qua trình hấp thụ được thải ra cho nước làm mát
Dung dịch đậm đặc được bơm dung dịch bơm lên áp suất ngưng tụ ,rồi đi vào thiết bị hồi nhiệt 2,đễ tận dụng nhiệt của dung dịch lỗng,rồi đi vào thiết bị sinh hơi,tại đây dung dịch đậ đặc được đun cho đến khi NH3 sơi hĩa hơi .Hơi NH3 cuốn theo nước được đi qua thiết bị tinh luyện để trở thành hơi NH3 tinh khiết rồi đi vào thiết bị ngưng tụ nhã nhiệt cho nước làm mát,ngưng tụ thành lỏng cao áp,sau đĩ đi qua thiết bị hồi nhiệt 1,để quá lạnh rồi đi qua van tiết lưu ,đi vào thiết bị bay hơi và chu trình cứ thế tiếp tục
Dung dịch lỗng cịn lại trong thiết bị sinh hơi được đi qua thiết bị hồi nhiệt 2,để nhã nhiệt cho dung diûch đậm đặc ,rồi qua van tiết lưu dung dịch,giảm áp suất xuống áp suất bay hơi và đi hấp thụ .Nước làm mát cũng được đi nối tiếp vào thiết bị hấp thụ trước rồi thiết bị ngưng tụ sau,để tiết kiệm nước làm mát