NGUYỄN ĐỨC LỢI - PHẠM VĂN TÙY MÁY v THIẼT Bj LẠNH NHÀ XUẤT BẲN GIÁO DỤC VIỆT NAM CD NGUYỄN ĐỨC LỢI - PHẠM VĂN TÙY MÁY VÀ THIẾT B| L6NH GIÁO TRÌNH CAO ĐẲNG cổn g nhân điện lạnh ịTái lần thứ chín) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC VIỆT NAM LÒI NÓI ĐẰU Cùng vói công đổi m ói công nghiệp hóa, đại hóa đ t nước, kỹ th u ậ t lạnh p h t triển rát m ạnh mẽ ỏ Việt N am Tủ lạnh, m ảy kem, m áy đá, m áy đièu hòa nhiệt độ trỏ nên quen thuộc đời sống hàng ngày Các m áy thiết bị lạnh công nghiệp phục vụ ngành chế biến thực phẩm , bia, rượu, sợi dệt, in án, thuốc lả, diện tử, vi điện tử, thông tin, viễn thông, bưu chính, y tế, th ề dục th ể thao, du lịch củng p h t huy tác d ụ n g thúc dẩy m ạnh m ẽ nên k in h tế d i Song song với p h t triển kỹ thuật, việc p h t triền đội ngủ cán khoa học kỹ th u ậ t công nhân lành nghè củng N g h ị Trung ương d in h hướng rõ : "Phát triển giáo dục, đào tạo khoa học công nghệ quốc sách hàng đàu nhầm nâng CCLO dãn trí, tạo nhăn lực, bồi dưỡng nhăn tài, p h t huy nguồn lực 'người, kháu đột p h đ ể tiến vào thời kỳ mói Dáy nghiệp Đảng, Nhà, nước toàn dãn, gia đ ìn h công dán" Đ ể đáp ứng nhu cầu cáp bách biên soạn giáo trình "Máy thiết bị lạ n h ” d ù n g cho chương trĩnh tcỊO Cao dàng Công nhãn Điện lạnh K hác với giáo trìn h "Kỹ th u ậ t lạnh sỏ" N X B GD 1996 (in lần 4) d ù n g cho trường Đại học kỹ thuật, giáo trĩn h "Máy T h iế t bị lạnh" không sâu vào lý th u yết tin h toán m đ i sâu giới thiệu kết cáu, cáu tạo, nguyên lý làm việc, phư ng p h p vận hành, d u y tu, bảo dưỡng, sửa chữa, lựa chọn th iế t bị p h ù hợp n h ằ m cung cấp cho học viên kiến thức thực tế v ì m áy lạnh d ề có th ề nấm bất ứng d ụ n g tốt n h ấ t thực tể Lần tái bổ sung thêm p h ầ n 1.4 (chương 1) : nhắc lại kiến thức ca kỹ th u ậ t nhiệt, v ì kiến thức trĩnh bầy dễ hiểu, đơn giản, hình vẽ p h ầ n lón nguyên lý hoạt động hình ảnh, phối cảnh, cảc tín h toán củng rát đơn giản, ngắn gọn chủ yếu theo giá trị k in h nghiệm , đ ịn h hướng Giáo trĩnh chủ yếu d ù n g đ ể giảng dạy trường Cao đảng, Cử nhăn, Công nhân Điện lạnh Giáo trình củng cỏ th ể dùng làm tài liệu tham khảo rát tốt cho sin h viên trường Đại học kỹ thuật, kỹ sư, cán khoa học kỹ th u ậ t công nhân vận hành lấp ráp sửa chữa m áy thiết bị lạnh tấ t ngành có liên q u a n tới lạnh Do m áy lạnh nén đ a n g s d ụ n g chủ yếu nên giáo trìn h củng kh ô n g giới thiệu m áy lạ n h hấp th ụ ejêctơ, nén k h í ch ỉ đ i sâu giởi thiệu m áy lạnh nén Phân công biên soạn : PG S T S N g u yễn Đức L ợ i : chương 1, 2, 3, 4, 5, 8, PG S T S P h m V ăn T ùy : chương 6, 7, 10, 11 Giáo trìn h chắn không trá n h khỏi thiếu sót, ch ú n g m ong n h ậ n ý kiến đóng góp đ ể giáo trin h ngày hoàn th iện Các ý kiến x in g i N X B Giáo dục Việt N a m 81 T rần H ng Đạo, H N ộ i ; Tel 8222393 ; N R 7165860 X in trâ n trọng cảm ơn C c t c g iả Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Từ lâu, người biết làm lạnh sử dụng lạnh Cách khoảng 5000 năm , người biết bảo quản lương thực thực phẩm tro n g han g động nhiệt độ th ấp m ạch nước ngẩm n h iệt độ th ấp chảy qua Các tra n h vẽ trê n tườ ng tro n g kim tự th áp Ai cập cách 2500 -ỉ- 3000 năm mô tả cảnh nô lệ q u t bình gốm xốp cho nước bay làm m t không khí Cách 2000 năm người Ấn Độ T ru n g Quốc biết trộ n muối vào nước nước đá để tạo n h iệt độ th ấ p Tuy nhiên, kỹ th u ậ t lạnh đại b ắ t đầu từ th ế kỷ 18 19 với kiện b ậ t : 1750-1755 : Giáo sư \V.Cullen làm cho nước tro n g cốc đ ặ t tro n g m ột chuông thủy tin h hóa đá nhờ h ú t chân không tro n g chuông 1761-1764 ; J Black p h t n h iệt ẩn ngưng tụ n h iệt ẩn hóa 1780 : 1810 Clouet Monge lẩn hđa lỏng khí SO2 : Leslie chế tạo m áy lạnh hấp th ụ H 2O/ H 2SO4 1823 ; P aradays công bố công trìn h hóa lỏng khí 1824 : C arnot khám phá định lu ật n h iệt động II 1834 : P erk in s đăng ký phát m inh vể m áy lạnh nén trê n th ế giới H ỉn h 1.1 giới th iệ u m áy lạn h đầu- tiê n chạy bằn g e te P e rk in s chế tạo llìn h l.-l Máy lạnh nén đẩu tiên chạy ete Perkin.s ché tạo ; - máy nén ; - dàn ngilng ; - van tiết lưu ; - dàn bay ; w - nước, làm mát ; B - nước muói (chát tài lạnh) 1835 : T hilorer hóa rá n khí CO2 (đá khô) 1842-1843 : M ayer Jo u le khám p h đư ng lư ợ ng n h iệ t c ủ a công (định lu ậ t n h iệ t động I) 1845 : G orrie chế tạo m áy nén khí 1852 : Thom son (Kelvin) p h át m inh bơm nhiệt 1856-1859 : H arriso n hoàn thiện m áy lạnh nén môi ch ất etylete 1858 : 1859 : T ầu hỏa lạnh chở thực phẩm hoạt động Mỹ C arré p h t m inh m áy lạnh hấp th ụ N H 3/ H 2O 1861 : M ort Nicolle xây dựng m áy kết đông th ịt Sydney 1865 : Xây dựng kho lạnh Mỹ 1869 : A ndrew lẩn c ắ t nghĩa vê điểm tới hạn 1869 : H am m ond chuyên chở th ịt tươi tro n g to a tẩ u hỏa lạnh 1871 : T ellier ch ế tạo m áy lạnh nén chạy m etyl ete đẩu tiên 1873 : Van der W aals công bố phương trìn h trạ n g thái 1874 : Linde chế tạo m áy lạnh nén N H đẩu tiên 1874 : P ic te t ch ế tạo m áy lạnh nén SO2 1876 : T ellier tổ chức tầ u thủy lạnh chở th ịt đông lạnh xuyên lục địa 1878-1882 : Xây dựng kho lạnh đông cỡ lớn đẩu tiên Mỹ, Anh Achentina 1884 : T ẩu hỏa điều hòa không khí khánh th n h chạy tuyến đường B a ltim o re - Ohio 1895 : Linde chế tạo m áy hóa lỏng không khí đẩu tiên 1904 ; M ollier xây dựng đổ th ị h - s Igp- h 1906 ; N e rn st p h t Định lu ậ t n h iệt đpng thứ III 1908 : K am erlỉngh O nnes htía lỏng heli (4K) 1910 : Leiblanc chế tạo m áy lạnh ejectơ đẩu tiên 1911 : C arrier đ ặ t m đng cho kỹ th u ậ t điểu hòa không khí 1930 : Sản x u ấ t freôn công nghiệp 1944 : Điều hòa không khí trê n m áy bay Mỹ ; đời m áy lạnh hấp thụ H 20/L iB r Mỹ 1954 : Chu trìn h S tirlin g dùng H N tạo n h iệt độ -150 1959 ; Chu 1960 : Máy nén trụ c vít sử dụng tro n g kỹ th u ậ t lạnh 1986 : Siêu dẫn n h iệt độ cao (BEDNORZ M UELLER) H- -250°c trình máy lạnh nén khí GIFFORD MC MAHON (-2 H— 260°C) 1987 : Nghị định M ontreal cấm íreôn làm suy giảm tầ n g ozôn R l l , R12, R13B1, R I 13, R I 14, R I 15 1989 : Tạo nhiệt độ 1.10“ ^K Beyreuth Để chứng m inh đa dạng trê n đường p h t triể n kỹ th u ậ t lạnh, giới thiệu m ột m áy lạnh nén kiểu kín môi ch ất SO2 (hình 1.2) hãn g Singrũn Brown Bovery (Mỹ) chế tạo H ình 1.3 giới th iệu m áy lạnh dùng sức người để vận hành Ấn Độ làm lạnh nước muối để làm kem đá vào khoảng năm 1912 Ngày nay, kỹ th u ậ t lạnh đại tiến nhữ ng bước r ấ t xa, cd trìn h độ khoa học kỹ th u ậ t ngang với ngành khoa học kỹ th u ậ t khác P hạm vi n h iệt độ ngày mở rộng Con người tiến tới n h iệt độ không tuyệt đối P hía n h iệt độ cao th iế t bị ngưng tụ, cđ th ể đ t tới 100°c phục vụ cho m ục đích sấy, sưỏi, th an h trù n g , triệ t khuẩn, chuẩn bị nước ntíng Đây ứng dụng bơm n h iệt góp phần thu hổi n h iệt th ải, tiế t kiệm lượng sơ cấp Công su ấ t m áy mở rộng từ m áy lạnh nhỏ tro n g phòng th í nghiệm đến tổ hợp hàng triệu W att tru n g tâm điểu tiế t không khí, H iệu su ấ t m áy tă n g lên, chi phí vật tư chi phí n ă n g lượng cho m ột đơn vị lạnh giảm , tuổi thọ độ tin cậy tăn g Mức độ tự động hda tả n g lên rõ rệt N hững th iế t bị lạnh tự động htía hoàn toàn d ần dần th ay th ế th iế t bị thao tá c tay H ìn h 1.2 Máy lạnh kiêu kín đầu tiên, môi chất so a - bình ngưng ; b - đổi trọng ; c - nưóc làm mát, d - dầu bôi trơn, d - chi tiết gạt dầu ; f - s o ^ ngưng tụ ; g - bình bay ; h - nước muối thân máy quay bánh đà trục khuỷu, riêng xilanh đứng, pitlông chuyển động lên xuổng trục khuỳu quay H ìn h 1.3 Máy kem, máy đá (h.1,2) chạy súc người Ấn Độ năm 1912 1.2 Ý NGHĨA KINH TẾ Bảo quản thực phẩm Lĩnh vực ứng dụng quan trọ n g n h ấ t kỹ th u ậ t lạnh dùng để bảo quản thực phẩm Theo thống kê khoảng 80% su ất lạnh sử dụng tro n g công nghiệp bảo quản thực phẩm Thực phẩm hầu hết sản phẩm dễ bị ôi thiu hư hỏng vi khuẩn gây Nước ta có khí hậu n h iệt đới ntíng ẩm nên trìn h ôi th iu thực phẩm xảy n h an h chtíng Đ ể bảo quản thực phấm , phương pháp sấy khô, phtíng xạ, bao bi, xử lý khí phương pháp làm lạnh tỏ r a ctí rấ t nhiểu ưu điểm làm giảm chất lượng m ầu sác, m ùi vị thự c phẩm tro n g nhiều tháng, chí nhiều năm bảo quản B ảng 1.1 giới thiệu thời h ạn bảo quản m ột số loại thự c phẩm theo n h iệt độ bảo quản BẨ NG 1.1 S ố n g y b ả o q u ả n p h ụ th u ộ c v o n h i ệ t đ ộ d ố i vớ i c , t h ị t b ò , g ia c ẩ m Nhiệt độ Cá Thịt bò 20°c 10 16 +0 15 30 40 100 70 -2 110 1000 230 -3 230 2300 800 -1 * Gia cầm Thực ra, thời gian bảo quản phụ thuộc vào nhiều yếu tố độ ẩm , phương pháp bao gói, th n h phẩn không khí nơi bảo quản, ch ất lượng bán th àn h phẩm , ng nhiệt độ đóng vai trò quan trọ n g Ngày nay, công nghiệp thực phẩm x u ấ t giữ m ột vai trò h ết sức quan trọ n g tro n g n ền kinh tế nước ta công nghiệp chế biến thực phẩm không th ể thiếu nhữ ng tra n g th iế t bị đại n h ấ t kỹ th u ậ t lạnh Sấy thăng hoa Sản phẩm sấy kết đông xuống - 20°c sau sấy hút chân không nên chất lượng sản phẩm giữ nguyên vẹn Khi sử sản phẩm tá i hấp th ụ nước giữ nguyên trạ n g th i ban đẩu vê lượng, m ầu sác, m ùi vị giá th n h sấy th ă n g hoa r ấ t đ ắ t nên ứng cho thực phẩm m chủ yếu cho ngành y, dược cách dụng chất dụng Công nghiệp hóa chất ứ n g dụng quan trọ n g n h ấ t tro n g công nghiệp hóa ch ất việc htía lỏng tách khí công nghiệp sản x u ất khí clo, am oniắc, carbonic, suníurơ , clohydric, loại khí đốt, khí sinh học, khí thiên nhiên ; ho'a lỏng tách không khí H óa lỏng tách khí từ không khí ngành công nghiệp co' ý nghĩa r ấ t to lớn ngành luyện kim, chế tạo m áy ngành kinh tế khác kể y học sinh, học ôxy nitơ sử dụng nhiều lĩnh vực khác n h au hàn, cắt kim loại, sản x u ấ t phân đạm , làm ch ất tải lạnh •các loại khí trơ heli, argon sử dụng tro n g nghiên cứu v ật lý, tro n g công nghiệp hóa ch ất sản x u ấ t bóng đèn Kỹ th u ậ t lạnh hỗ trợ đắc lực tro n g công nghệ sản x u ất vải, sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh n h iệt độ đtíng vai trò quan trọ n g tro n g phản ứng ho'a học nên người ta sử dụng lạnh để điều khiển tốc độ phản ứng hóa học Điều hòa không khí Điều hòa không khí công nghiệp tiện nghi ngày không th ể thiếu thực p h t triể n r ấ t m ạnh mẽ Các yêu cẩu nghiêm ng ặt vể n h iệt độ, độ ẩm th àn h phẩn không khí tro n g quy trìn h công nghệ sản x u ấ t nhự vải sợi, in ấn, thuốc lá, điện tử, vi điện tử, m áy tính, quang học, khí xác n h ấ t th iế t phải có điều hòa không khí Các dịch vụ khách sạn, du lịch không th ể thiếu điều hòa tiện nghi tấ t ngành y tế, th ể dục th ể thao, giao thông vận tải, vui chơi giải trí không th ể thiếu điều hòa không khí Ngày nay, kỹ th u ậ t lạnh th âm nhập hỗ trợ cho hàng tră m ngành kinh tế khác có th ể khẳng định rằn g để xây dựng m ột nước Việt N am giấu m ạnh với n ển công nghiệp đại không th ể không quan tâ m đến việc xây dựng p h t triể n ngành lạnh ngành điểu hòa không khí 1.3 CÁC LOẠI MÁY LẠNH THÔNG DỤNG Có nhiều phương pháp làm lạnh khác nhau, phương pháp làm lạnh có nguyên lý làm việc sơ đổ th iế t bị riêng N hiểu phương pháp làm lạnh có ý nghĩa vể m ặt lý thuyết, nhiều m áy lạnh ứng dụng tro n g phạm vi phòng thí nghiệm , cđ m ột số phương pháp làm lạnh có ý nghĩa thực tế ứng dụng rộng rãi tro n g sản x u ấ t đời sống tro n g đđ có m áy lạnh nén hơi, m áy lạnh hấp thụ, m áy lạnh ẹịectơ, m áy lạnh nén khí m áy lạnh nhiệt điện Máy lạnh nén loại sử dụng nhiều n h ất, giáo trìn h dành riêng để giới thiệu m áy lạnh nén hơi, nhiên phần giới thiệu sơ lược loại m áy lạnh nêu 1.3.1 Máy lạnh nén Định nghĩa : Máy lạnh nén loại m áy lạnh có m áy nén để h ú t môi ch ất có áp su ất th ấp n h iệt độ th ấp th iế t bị bay nén lên áp su ấ t cao n h iệt độ cao đẩy vào th iế t bị ngưng tụ Môi ch ất lạnh tro n g m áy lạnh nén cđ biến đổi pha (bay th iế t bị bay ngư ng tụ th iế t bị ng n g tụ ) tro n g chu trìn h m áy lạnh Cấu tạo : H ình 1.4 giới thiệu sơ đổ th iế t bị m áy lạnh nén Máy lạnh nén bao gồm phận m áy nén, th iế t bị ngưng tụ, van tiế t lưu th iế t bị bay C húng nối với nh au đường ống theo thứ tự biểu diễn trê n hình vẽ Môi c h ấ t lạnh tu ầ n hoàn biến đổi pha tro n g hệ thống lạnh Các trìn h bao gổm : Ilìn h 1.4 Sơ đồ nguyên - máy nén ; NT - van tiết lưu bình nước thải lượng 12 ; Quá trìn h nén đoạn n h iệt sinhMN TL th iế t bị bay ; 23 : Quá trìn h ngưng tụ áp su ấtthu cao n h iệt độ cao ; 2.MÁYVÁTBLẠNHA lý máy lạnh nén thiết bị ngUng tụ ; NT làm mát nhiệt bình BH lượng lạnh Q môi trường trực tiếp gián tiép qua nước muối - : Quá trìn h tiế t lưu đẳng entanpy ; - : Quá trìn h bay áp suất th ấp nhiệt độ th ấp tạo r a hiệu ứng lạnh Các loại môi c h ấ t th ò n g am oniac loại freôn Tùy theo môi c h ấ t sử dụng tro n g m áy m hệ th ố n g có đặc điểm riêng cẩn m ột số th iế t bị phụ riêng ứ ng dụng : Được ứng dụng rộng rãi tro n g t ấ t ngành kinh tế 1.3.2, Máy lạnh hấp thụ Định nghĩa : Máy lạnh hấp th ụ m áy lạnh sử dụng n ă n g lượng dạng n h iệt để hoạt động Máy lạnh hấp th ụ có phận ngưng tụ, tiế t lưu bay giống m áy lạnh nén R iêng m áy nén thay m ột hệ thống bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh tiế t lưu dung dịch Hệ thống th iế t bị chạy nhiệt n ă n g (như nước, đốt nđng) thực chức năn g m áy nén "hút" sinh từ bình bay "nén" lên áp su ấ t cao đẩy vào bình ngưng tụ nên gọi m áy nén nhiệt (hình 1.5) Cấu tạo : H ình 1.5 mô tả nguyên lý cấu tạo m áy lạnh hấp thụ Các th iế t bị ngưng tụ, tiế t lưu, bay trìn h -3 , -4 , 4-1 giống m áy lạnh nén Riêng m áy nén nhiệt cd th iế t bị bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh van tiế t lưu dưng dịch bố trí trê n hình 1.5 Ngoài môi ch ất lạnh, hệ thống ctí dung dịch hấp th ụ làm nhiệm vụ đưa môi c h ấ t lạnh từ vị trí đến vị trí D ung dịch sử dụng thườ ng am oniac/ nước nước/ litibrom ua Ilình 1.5 Sơ đổ nguyên lý máy hấp thụ SH - bình sinh ; HT - binh hấp thụ ; BDD - bơm dung dịch ; TLDD - tiết lưu dung dịch ; kí hiệu khác giống h.1.4 Binh hấp thụ đưỢc làm mát nước thải lượng nhiệt A ; Bình sinh gia nhiệt nước tiêu thụ lượng nhiệt Q^ Hoạt động : D ung dịch loăng tro n g bình hấp thụ có khả n ăn g hấp th ụ môi chất sinh bình bay để trở th àn h dung dịch đậm đặc Khi dung dịch trở th n h đậm đặc bơm dung dịch bơm lên bình sinh dung dịch gia nhiệt đến nhiệt độ cao (đối với dung dịch am oniac/nước khoảng 130°C) am oniac th o át khỏi dung dịch vào bình ngưng tụ Do am oniac th o t ra, dung dịch trở th àn h dung dịch loãng, qua van tiế t lưu dung dịch vể bình hấp th ụ tiếp tục chu kỳ đây, có hai vòng tu ầ n hoàn rõ rệt - Vòng tu ầ n hoàn dụng dịch : H T - B D D - S H - TLDD trở lại HT, - Vòng tu ầ n hoàn môi chất lạnh l-H T -B D D -S H - -3 - -1 Trong thực tế loại cặp môi chất : amoniac/nước nước/litibrom ua với yêu cẩu hồi nhiệt đặc biệt m áy có cấu tạo khác n h au [ 1] ứ ng dung : ứ n g dụng rộng rãi tro n g xí nghiệp có n h iệt th ải dạng nước nóng 10 2JWAYVÀTBLẠNHa Tính toán chu trình - N ăng su ấ t lạnh riêng khối lượng : q = = 1749 - 688 = 1061 kJ/kg - N ăng su ấ t lạnh riêng th ể tích : 9v ” kJ/m^ - N ăng su ấ t n h iệt riêng ngưng tụ : - Tỷ số nén : n = P|j/P q = 5,38 - Công nén riên g ; = h 2~h^ = 1998 - 1749 = 249 kJ/kg - H ệ số lạnh chu trìn h : £ = % 1061 = 4,26 “ 249 - H iệu su ấ t exergy : T V = - T = 4,26 £ 50 263 0,81 Tính toán máy nén - T hể tích h ú t lý th u y ết m áy nén (đã cho) : Vu = 20m^/h = 0,005556 m^/s - H ệ sô' cấp X : Với n = 5,38 tr a đồ th ị hình 3.4, m áy nén N H cỡ tru n g có A = 0,67 10 - T hể tích h ú t thự c tế v ^ : Vu = X Vu = 0,67.20 = 13,4 m^/h 11 - Lưu lượng, thực t ế nén qua m áy nén : ^ = 0^ = 12 - N ăng s u ấ t lạnh m áy nén : o = 31’® Qo = = 3600 13 - Công nén lý th u y ết : = = 31,9 1061 = 9,4 — = 9,4 kW(8084 kcal/h) s kJ 24® = 2,21 ^ = 2,21 kW 14 - H iệu su ấ t nén tr a đổ tlìị hình 3.6 cho môi ch ất N H với P|j/Pq = 5,38 cđ = 0,7 5 15 - Công nén hiệu dụng Ng : N„s 2,21 N = - r = 0,755 = 2,93kW 142 16 - Công su ấ t tiêu th ụ đo tạ i g đấu điện động ; - Đối với m áy nén kín nử a kín 2,93kW o ^ r = ?2gi - hiệu s u ấ t động điện ' - í = - Đối với m áy nén hở tru y ền động đai khớp có thêm tổ n th ấ t' truyền động, thí dụ hiệu s u ấ t tru y ề n động đai = 0,95 N 93 ^ = n on n o ^ = 3,43kW el »Zei'Ztd ,9 0 ,9 Công su ấ t động thự c chọn phải lớn công su ấ t tín h to án từ 1,1 lần trở lên - Chọn m áy nén : Qg, Y ị^, Ng thông số n h ất 4.3 C H U íT R ÌN H QUÁ LẠNH , QUÁ N H IỆ T Chu trìn h lạnh, n h iệt có sơ đổ th iế t bị giống chu trìn h khô có thêm lạnh lỏng trư ớc vào van tiế t Itíu nên nhiệt độ lỏng trước van tiế t lưu th ấp n h iệt độ ngưng tụ cđ độ n h iệt h ú t (hoặc sử dụng van tiế t lưu nhiệt) nên h ú t trước vào m áy nén có nhiệt độ cao nhiệt độ bay Định nghĩa : Chu trìn h lạnh nhiệt chu trìn h co' n h iệt độ lỏng vào van tiế t lưu nhỏ n h iệt độ ngưng tụ (nằm tro n g vùng lỏng lạnh) h út m áy nén lớn n h iệt độ bay (nằm tro n g vùng nhiệt) N guyên n h ă n lạnh có th ề : - Có bố tr í thêm th iế t bị lỏng sau th iế t bị ngưng tụ, - Được lạnh lỏng tro n g th iế t bị ngưng tụ th iế t bị ngưng tụ thuộc kiểu tra o đổi n h iệt ngược dòng - Do tỏa n h iệt môi trư ò n g trê n đường từ bình ngưng đến van tiế t lưu N guyên nhăn n h iệt có th ể : - Sử dụng van tiế t lưu nhiệt để điều chỉnh n h iệt hút - Do tải n h iệt lớn thiếu lỏng cấp cho dàn bay >3P 'n - Do tổn th ấ t lạnh trê n đường từ bình bay m áy nén H ình 4.4 giới thiệu chu trìn h q u lạn h nhiệt Độ n h iệt hút : bj entanpy H ìn h 4.4 Chu trình lạnh nhiệt : QL - Thiết bị lạnh lỏng ; TLN - Van tiết lưu tụ dộng nhờ độ nhiệt hút gọi tắt van tiết lưu nhiệt, a) sổ đồ thiết bị ; b) chu trình biểu diễn đồ thị 143 Độ lạnh lỏng : “ ^3’ So sánh với chu trìn h khố ta thấy ^3 - Do có độ q u n h iệt nên công nén riêng lớn lên chút ít, năn g su ấ t h ú t giảm chút th ể tíc h r iê n g tă n g lê n C ông n é n r iê n g = h2 - hj - Do có độ lạnh lỏng nên su ấ t lạnh riêng tă n g khoảng Aq = h j, - h^ = hg, - hg (xem hình 4.4b) N ăng su ấ t lạnh riêng : - N Nếu n h iệt độ buồng lạnh cao tj trư n g hợp dùng van tiế t lưu n h iệt trư ng hợp th iế t bị bay dàn tra o đổi nhiệt ngược dòng có th ể tín h : Các hệ thống lạnh am oniắc vận hành theo chu trìn h khô thực tế để đảm bảo không bị lỏng vào máy nén tổn th ấ t lạnh đường hút nên nhiệt độ hút thường cao nhiệt độ sôi từ đến 8°c N hiệt độ lỏng vào van tiết lưu tỏa nhiệt môi trường nên thấp nhiệt độ ngưng tụ - 5°c Nhứ chu trình khô lệch sang chu trìn h lạnh nhiệt Chu trìn h chủ yếu sử dụng cho môi chất N H Sau ưu nhược điểm so với chu trìn h khô ; u : - Khi có lạnh q^ tă n g m ột khoảng A q^^ (xem hlnh 4.4) - Khi ctí nhiệt, nguy h ú t phải lỏng giảm, nguy va đập thủy lực giảm, Nhược ; - Khi nhiệt, n h iệt độ cuối tẩ m nén tă n g - Điều đặc biệt nguy hiểm với máy lạnh N H 3, m áy lạnh N H ctí nhiệt độ cuối tầm nén r ấ t cao 4.4 CHU TRÌNH H l NHIỆT Chu trìn h hổi n h iệt (hình 4.5) chu trìn h có th iế t bị trao đổi n h iệt tro n g môi chất lỏng nóng (trước vào van tiế t lưu) lạnh trư ớc h ú t m áy nén C h u ‘trìn h hồi n h iệt biểu diễn trê n đổ thị Igp - h gần giống chu trìn h lạnh nhiệt a) sơ đồ thiết bị ; b) chu trình biẻu diễn đố thị Igp-h HN - Thiết bị hổi nhiệt (còn gọi thiết bị trao đổi nhiệt trong) 144 chu trĩn h có khác biệt sau : - chu trìn h lạnh nhiệt, độ lạnh nhiệt không phụ thuộc vào có giá trị b ất kỳ - chu trin h hổi nhiệt, lượng n h iệt lạnh th u vào lượng nhiệt lỏng no'ng th ải ra, đo' Ah3,3 =A hjj, tro n g đo' Ah3>3 = h 3, - h3 A hjj, = hj - hp Các trìn h chu trìn h hồi n h iệt : 1- : Quá trìn h nén đoạn n h iệt s = const hay Sj =»82 2- 3’ : N gưng tụ tro n g dàn ngưng tụ, đẳng áp, đẳng nhiệt ’- : Q uá lạnh lỏng tro n g th iế t bị hổi nhiệt - : T iết lưu đẳng en tan p y h = const hay h3 = h^ - 1’ : Bay đẳng áp, đẳng n h iệt th u nhiệt môi trư ờng lạnh tro n g dàn bay l ’- l : Q uá n h iệt h ú t tro n g th iế t bị hổi nhiệt Các th iế t bị hồi n h iệt thường th iế t kế với At = 5K nghĩa nhiệt độ tj th ấp n h iệt độ lỏng vào Í3, 5°c Thí dụ nhiệt độ lỏng vào 30°c nhiệt độ hổi n h iệt vào m áy nen 25°c Sau đo' đo khoảng Ahjj, lấy Ah3,3 = A hjj, Như có th ể xác định điểm điểm Tuy nhiên nhiệt độ hút m áy nén tro n g trư ng hợp không vượt 25°c Thí dụ ; t|^ = 50°c tj 25°c tối đa Các m áy lạnh tự lắp đặt, không co' hồi n h iệt thức m bổ trí cách quấn đường lỏng quanh đường hút bố trí m ột số vòng ống tro n g bình bẫy lỏng thỉ hiệu nhiều nhiệt độ hút khỏi th ấp n h iệt độ lỏng vào có đến 20 30°c Khi đđ phải đo đạc giá trị n h iệt độ có th ể xây dựng chu trĩn h trê n đổ thị Igp-h hổi nhiệt dẫn lỏng hồi nhiệt trự c tiếp Ghi nhớ : Chu trìn h hổi nhiệt sử dụng cho môi chất freôn R12, R22, R502, R134a Với môi ch ất chu trìn h hổi nhiệt tỏ cđ hiệu su ất lạnh cao hơn, hệ số lạnh cao chu trìn h khô lạnh nhiệt Chu trìn h hổi n h iệt không sử dụng cho môi chất am oniắc qua tín h toán thực tế chu trin h hồi n h iệt N H cho hiệu su ất lạnh hơn, hệ số lạnh chu trìn h khô , Thí dụ 4.2 Một buồng lạnh sử dụng m áy lạnh làm việc nhiệt độ ngưng tụ 40°c 'nhiệt độ bay -2 °c , môi ch ất R22 Máy nén hở hãng BOCK (CHLB Đức) cđ th ể tích h ú t lý th u y ết 27,lm ^/h Xác định thông số trạ n g th điểm n ú t chu trình H ãy xác định chu trìn h hổi nhiệt với 13’ - tj = 15K xác định thông số hệ thống lạnh Giải : Xấc định điểm n ú t chu trìn h Nhờ bảng 2.4 có th ể xác định : Pj^ = 15,33 b ar t|^ = 40°c p^ = 2,45 b a r tjj = -2 °C Do vâ 19.MÁWÀTBLẠNHJ^ = Pk^Po = nên t|^ - tj = 15 *3’ “ -1 = 40 - 15 = 25°c = 145 Xây dựng chu trìn h trê n đổ thị Igp-h : - Kẻ đường P | Pq song song với trụ c hoành, xác định điểm : • 1’ điểm cát Pq đường bão hòa • 3’ điểm cắt P ị khô đường lỏng bão hòa • điểm c ắ t p^ đường t = 25°c - Từ kẻ đường cong S j^ = const = 82- Điểm điểm cắt P|^ Sj = S2 = const - Đo khoảng cách r i lấy dấu 3’3 1’1 xác định điểm trê n đổ thị Chỉ có th ể sử dụng phương pháp đổ thị để tìm điểm 3, m không th ể tín h toán r ấ t phức tạp - Kẻ đưòng h^ = const song song trụ c tu n g cắt đường p^ N hư t ấ t điểm n ú t chu trìn h xác định Chỉ có điểm r ’ có th ể đọc thông số từ bảng bão hòa 2.4, t ấ t điểm khác phải đọc trự c tiếp trê n đổ thị B ảng 4.2 tập hợp thông số trạ n g th điểm n ú t chu trìn h hồi nhiệt BẤ NG 4.2 r 3’ p, bar 2,45 2,45 15,33 15,33 15,33 2,45 t, ° c -2 25 116 40 (14) -2 h, kJ/kg 697 728 785 549 518 518 0,125 - - - - V, m^/kg Ahjj = hj, - hj = 728 - 697 = 31 kJ/kg h - h3 = Ahjj => h3 = h 3> - Ahjj = 549 - 31 = 518 kJ/kg Xác định chu trình hồi nhiệt '1 - N ăng su ấ t lạnh riêng khối lượng : q = hj _ h^ = 697 - 518 = 179 kJ/kg - N ăng su ất lạnh riêng th ể tích : 'lo 9v = „ 179 = 0,125 1432 kJ/m3 - N ăng su ấ t n h iệt riêng ngưng tụ : q, = h2 - h3 = 785 - 549 = 236 - Tỷ số nén : n = Pk/Po = - Công nén riêng : = h2 - h j= 785 - 728 = 57 kJ/kg 146 19MÁYVÀTBLẠNH.B - Hệ số lạnh : £ = 179 = 3,14 57 - Độ hoàn th iện chu trìn h : T - T 60 253 = 3,14 V = E 0,74 Tính toán máy nén - T hể tích h ú t lý th u y ết cho V|J = 27,lm ^/h - Hệ số cấp A Với n = 6,26 tra đổ thị (h.3.4) A = 0,62 cho m áy nén R22 10 - T hể tích h ú t thực tế : = A Vu = 0,62 ,1 =: 16,8 m^/h 11 - Lưu lượng nén qua m áy nén : v„ m =- 16,8 = 134,4kg/h 0,125 12 - N ăng su ấ t lạnh Q q : = m.q^ = ^ 3600 179 = 6,68kW (5745 kcal/h) 13 - Công nén lý th u y ết : Ns = ml = 14 - Hiệu suất nén hữù ích od UU 57 = 2,13kW = 0,745 (tra đổ thị hình 3.6) cho môi chất R22,n =6,26 15 - Công nén hữu ích : N„ 2,13 Ne = ^ = = 2,86kW 7e 0,745 16 - Công nén tiêu th ụ : Đây loại m áy nén hở tru y ền động khớp nên lấy ; - H iệu su ấ t động ÍỊ I = 0,90 - H iệu su ấ t tru y ề n động = 0,95 Vậy công su ấ t tiêu th ụ : 2,86 = 3,35kW 0,90.0,95 Chọn động có công su ấ t khoảng từ 3,7 -ỉ- 7,0kW tùy theo từ n g trư ờng hợp lắp đ ăt sử dụng Nếu chọn 3,7 kW điện tiêu thụ dễ cháy máy điện không ổn định Neu chọn 7kW điện năn g tiêu th ụ tă n g tổn th ấ t m a sá t tăn g ng an toàn điện không ổn định chế độ làm việc thay đổi, đặc biệt thời gian b đầu vận hành buồng lạnh, (thường gọi xả lạnh) đưa buồng từ nhiệt độ môi trư ng xuống n h iệt độ lạnh yêu cầu đưa nhiều sản phẩm co' nhiệt độ cao vào buồng lạnh làm phụ tải đột ngột tă n g lên 147 Ghi nhớ : Dù lắp động 3,7kW hay 7kW n ăn g su ấ t lạnh đ ậ t 6,68 kW nhiệt độ tín h to án t|^ = 40°c t^ = -2 °c Nếu nhiệt độ ngưng tụ bay lệch khỏi giá trị tín h toán tùy theo hướng lên xuống m n ă n g su ấ t lạnh thay đổi theo H ỉnh 4.6 giới thiệu m ột m áy lạnh hoàn chỉnh R22 theo dạng tổ hợp ký hiệu XM22 làm việc theo chu trìn h hổi n h iệt cấp Tổ hợp bố trí sau : m áy nén, động nằm trê n bình ngưng Bình bay đ ặt trê n Hai bình ngưng bay có giá đỡ T ấ t phụ kiện, đường ống, bảng điện bố trí lên m ột phía khung để phía có th ể kê s t vào tường Khi lắp đ ặt người ta cẩn đưa m áy vào vị trí đâ dự tính, đấu điện, nước làm m át hệ thống tu ầ n hoàn nước m uối làm lạnh phòng co' th ể, đưa m áy vào vận hàn h rấ t đơn giản tiện lợi 12 14 - H ìn h 4.6 Máy làm lạnh nước muổi XM22 môi chấl lạnh R22 máy nén ; - khóp nối ; - động ; - bình ngưng ; - bình bay ; - hồi nhiệt ; phin sấy lọc ; - van tiết lưu ; - phòng lạnh ; 10 - bơm nước muối ; 11 - rơle áp suất ; điéu chinh cấp lòng cho binh bay hoi theo độ nhiệt hút ; 13 - van điộn từ ; rơle hiệu áp suất dầu ; 15 - therm ostat ; 16 - van diện từ phòng lạnh 17 - Bình dãn nò nước muối Đối với phòng lạnh nhỏ thường bố trí hệ thống lạnh th àn h cụm : cụm máy nén dàn ngưng cụm dàn bay Khi lắp ráp cẩn đ ặ t vị trí thích hợp cho cụm, nối đường ống, hàn, thử kín, thử bền, h ú t chân không, nạp ga, đấu điện hệ thống có th ể vận hành (hình 4.7) I Máy nén kín có th ể thay m áy nén nửa kín hay m áy nén hở Khi lắp nhiều m áy nén tro n g cụm phải bố trí bình tích lỏng (còn gọi bẫy lỏng) ống phân phối hơi, dầu đồng cho tấ t máy Điểu đặc biệt quan trọ n g phải chạy không hết m áy điều chỉnh su ấ t lạnh 148 H ìn h 4.7 Máy lạnh nhỏ chia cụm Cụm máy nén dàn ngưng cụm dàn bay I - máy nén kín ; - dàn quạt ngưng tụ ; - binh chứa ; - van chặn ; - phin sấy lọc ; - mắt gas ; - van điện từ ; - hồi nhiệt ; - van tiết lưu nhiệt ; 10- dàn quạt bay ; II - therm ostat (rơle nhiệt độ) ; 12- khay nước xà băng ; 13 - ống thải nước xả băng H ình 4.8 giới thiệu tổ m áy nén dàn ngưng SH A -L hãng BOCK (CHLB Đức) sử dụng cho phòng lạnh nhỏ, bình chứa nằm ngang, q u t gió, m áy nén có th ể tích h ú t lý th u y ết từ 27,1 đến 82,2m^Ai với điện 50Hz Đ ể n-giản hóa việc lắp đặt, nhiềư n h chế tạo bố trí toàn hệ thống th n h m ột khối n h ấ t kiểu m áy điều hòa nhiệt độ cục, cần cắm điện th ể hoạt động, đơn giản toàn khâu lắp đ ặ t đường óng nối cục, kín, thử bền, nạp ga chạy thử Các tổ hợp phần lớn loại dàn ngưng q u t m át không khí cưỡng dàn lạnh q u ạt để cđ th ể đ t độ gọn gàng đến tối đa lạnh có thử làm lìiức Các tổ hợp có loại : loại lắp vào vách bên loại lắp trê n trầ n buồng lạnh Nhược điểm chủ yếu độ dầy buồng lạnh tùy loại tối đa 100 - 120mm nên không th ể láp đ ặ t cho buồng lạnh xây cách nhiệt th ủ công Khi lắp đặt, cẩn khoét lỗ kích thước dẫn cố định tổ hợp m áy lạnh vào cđ th ể cho buổng lạnh hoạt động 149 I H ìn h 4.8 TỔ máy nén dàn ngưng SH A -L S H G -L BOCK (CHLB Đức) thể tích hút lý thuyết 27.1 đến 82,2m^/h với điện 50 Hz Ilìn h 4.9 Tỏ hỢp lạnh uniblồck ZANOTTl (ý) gắn vào vách buổng lạnh kiểu AS a) hình ảnh bẽn ; b) cách gắn vào vách buổng lạnh 150 I ■ỉỊ- Is s s s ỉi 3; Jỷơ 72 » Phun kin S/ùkũn vào mZ'íghép Lò hhóet Btes