1. Tủ lạnh nước đá đơn giản
Hình 1.1 biểu diễn tủ lạnh đơn giản nhất bằng nước đá. Đó là một tủ cách nhiệt, bên trong có ngăn đựng đá cục. Đá tan 0oC nên nhiệt độ tủ lạnh không thể xuống đến 0oC. Nếu dùng nước đá NaCl có thể đạt -21oC và nước đác CaCl2 có thể đạt -55oC và nước đá khơ (CO2 rắn) có thể đạt -78oC
59 1: Tủ cách nhiệt; 2: Nước đá; 3: Ống nước xả; 4: Giá để thực phẩm;
5: Dịng nhiệt truyền vào tủ lạnh
Hình 1.1 Tủ lạnh dùng nước đá 2. Làm lạnh bằng bay hơi chất lỏng
Khi bay hơi (hoặc sôi) chất lỏng bao giờ cũng thu nhiệt. Khi chất lỏng bay hơi ở nhiệt độ thấp nó thu nhiệt của mơi trường và tạo ra hiệu ứng lạnh.
Khi trời nóng bức, sau khi tắm xong, đứng trước quạt ta thấy rất mát, đó là vì nước trên cơ thể bay hơi thu nhiệt của cơ thể. Cồn, xăng, ete…. là những chất dễ bay hơi hơn. Cồn và gas butan( bật lửa) cũng cho hiệu ứng tương tự như vậy.
Đối với các gas lạnh thông thường như NH3, R12, R22… là các chất có nhiệt độ sơi thấp, nếu để các chất lỏng này dây vào da có thể gây bỏng lạnh vì nhiệt độ q thấp khi bay hơi tức thời có thể làm chết các tế bào giống như bị bỏng do nóng.
3. Tủ lạnh bằng R12 sơi ở áp suất khí quyển
Hình 1.2 mơ tả tủ lạnh nhờ hiệu ứng lạnh từ bốc hơi gas lỏng R12 ở áp suất khí quyển. Nhiệt độ tủ lạnh sẽ đạt được tới gần -29,8oC
1: Bình bốc hơi; 2: R12 lỏng; 3: Ống thơng hơi.
Hình 1.2 Tủ lạnh bằng R12 sơi tự nhiên trong khí quyển 4. Tủ lạnh khống chế áp suất sôi
Nếu muốn tạo ra nhiệt độ phù hợp trong tủ, cần phải khống chế áp suất sơi. Thật vậy, nếu nối ống thốt 3 (hình 1.3) vào một máy nén và điều chỉnh số vịng quay vơ cấp ta có thể điều chỉnh được áp suất sơi như ý muốn. Khi cho máy nén quay chậm, tạo được áp suất 3,1 bar trong bình bay hơi, nhiệt độ sơi sẽ là 0oC và khi máy nén quay nhanh , tạo được áp suất 0,6 bar nhiệt độ sôi sẽ là -41oC.
60 1: Vỏ cách nhiệt; 2: Bình bốc hơi; 3: R12 lỏng; 4: Ngăn đựng thực phẩm.
Hình 1.3 Tủ lạnh khống chế áp suất sơi 5. Tủ lạnh với vịng tuần hồn kín gas lạnh
Ta biết ở áp suất 12,2 bar gas R12 sẽ ngưng tụ ở nhiệt độ 50oC khi nó nhả nhiệt Từ hình 1.3 trên nếu ta lắp thêm một dàn ngưng tụ phía đầu đẩy máy nén và một bộ phận tiết lưu để giảm áp suất và nhiệt độ đồng thời phun gas lỏng vào dàn bay hơi là ta đã có một hệ thống lạnh mà gas lạnh tuần hồn trong một chu trình kín liên tục khơng bị mất gas lạnh. Để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi nhiệt, trong tủ lạnh, bình bay hơi được thay bằng dàn bay hơi, có cánh tản nhiệt và tương tự cho dàn ngưng, đôi khi cũng có thêm quạt.
61 1: Van tiết lưu; 2: Dàn lạnh; 3: Ống hút; 4: Máy nén; 5: Ống nén; 6: Dàn nóng;
7: Bình chứa; 8: Ống dẫn lỏng.
Hình 1.4 Tủ lạnh với vịng tuần hồn kín gas lạnh