Chương 4 Quá trình lạnh QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 4.1. LẠNH ĐÔNG Quá trình lạnh là quá trình thu nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp rồi truyền cho vật có nhiệt độ cao hơn. Cần phải tiêu tốn công bên ngoài Kỹ thuật làm lạnh thường được dùng trong hấp thụ, sấy thăng hoa, tách khí, bảo quản thực phẩm,… Phân loại quá trình lạnh: - Lành lạnh ôn độ/lạnh đông: từ nhiệt độ thường đến -100°C - Làm lạnh dưới -100°C - Lạnh thâm độ: từ -100°C đến -231°C - Lạnh băng thâm độ: 40 đến 0,3°K - Siêu lạnh thâm độ: đến 0,00002°K 4.1.1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 4.1. LẠNH ĐÔNG 1 - 2: nén đoạn nhiệt hơi tác nhân lạnh, nhiệt độ hơi thay đổi từ T 0 – T, tiêu hao công L 1 4.1.1 CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG 2 - 3: ngưng tụ đẳng nhiệt tác nhân lạnh, nhiệt lượng Q tỏa ra môi trường xung quanh 3 - 4: giãn đoạn nhiệt lỏng tác nhân lạnh, nhiệt độ cuối là T 0 , sinh công L 0 4 - 1: bay hơi lỏng tác nhân lạnh, thu nhiệt Q 0 của nguồn lạnh QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 4.1. LẠNH ĐÔNG Tác nhân lạnh thu nhiệt của nguồn lạnh, entropi giảm đi một lượng: Q 0 /T 0 4.1.1 CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG Công tiêu hao cần thiết cho máy lạnh: Lượng nhiệt Q 0 do tác nhân lạnh thu vào gọi là năng suất của máy lạnh Tác nhân lạnh ngưng tụ tỏa nhiệt cho nguồn nóng, Entropi của nguồn nóng tăng lên một lượng: : Q 0 + L 1 -L 0 /T 0           0 0 0 T TT QL QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 4.1. LẠNH ĐÔNG Năng suất lạnh biểu diễn bởi diện tích 1- 4 - 5 - 6 Hệ số lạnh (hiệu quả làm việc của máy lạnh)       0 0 21021 210 0 00 TT T SSTSST SST QQ Q L Q         Lượng nhiệt do tác nhân lạnh ngưng tụ tỏa ra cho nguồn nóng ở nhiệt độ T biểu diễn bởi diện tích 2- 3 - 5 - 6 Hiệu số giữa hai diện tích là công tiêu hao L biểu diễn bởi diện tích 1-2-3-4 BIỂU ĐỒ T-S CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 4.1. LẠNH ĐÔNG CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI 12 31 12 41 0 00 ii ii ii ii QQ Q L Q          Chu trình Carno nghịch được coi là chu trình lý tưởng cho máy lạnh nén hơi Máy nén hút hơi ẩm tử thiết bị bay hơi có nhiệt độ T 0 và áp suất P 0 Hơi được nén tới áp suất P và nhiệt độ T Hơi tác nhân lạnh được đưa vào thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ thành lỏng Tác nhân lạnh ra khỏi máy giãn đi vào thiết bị bay hơi, hút vào máy nén và lặp lại từ đầu. Tác nhân lạnh sau ngưng tụ được đưa vào máy giãn đến ap suất P 0 , nhiệt độ T 0 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7 4.1. LẠNH ĐÔNG CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH Chu trình thực khác với chu trình lý tưởng - Thay máy giãn bằng van tiết lưu - Hơi tác nhân lạnh được nén ở trạng thái bão hòa chứ (1’) không phải ở vùng hơi ẩm - Nén quá nhiệt : 1’-2’ - Làm lạnh hơi quá nhiệt, 2’-2 - Ngưng tụ : 2-3 - làm quá lạnh : 3-3’ - giãn qua van tiết lưu 3’-4’’’ QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 4.1. LẠNH ĐÔNG CHU TRÌNH THỰC CỦA MÁY LẠNH Chu trình thực khác với chu trình lý tưởng - Hệ số lạnh '1'2 '3'1 '1'2 ''4'1 0 ii ii ii ii L Q        - Năng suất lạnh   WiiGQ , '310  - Công tiêu hao lý thuyết   WiiGQQL , '1'20  - Lượng nhiệt tác nhân lạnh cấp cho nguồn nóng   WiiGQ , '3'2  - Năng suất lạnh   WiiVqVQ nvn , '3110   - Công suất máy lạnh  10001000 0 Q L N  kW Hiệu suất chung của máy lạnh dccdcki   QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9 4.1. LẠNH ĐÔNG TÁC NHÂN LẠNH - Tác nhân lạnh ảnh hưởng đến: kích thước máy lạnh, vật liệu chế tạo, áp suất làm việc - Các yêu cầu với tác nhân lạnh: • Nhiệt độ tới hạn lớn: đảm bảo có thể dùng nước hoặc không khí để làm lạnh hơi ngưng tụ • Nhiệt bay hơi lớn: lượng tác nhân lạnh dũng ít • Thể tích hơi riêng phần nhỏ: kích thước máy lạnh nhỏ • Áp suất bay hơi lớn hơn áp suất khí quyển • Không tạo thành hợp chất với dầu bôi trơn máy • Không cháy nổ, không độc hại, rẻ tiền kW QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 4.1. LẠNH ĐÔNG Amoniac - Được dùng phổ biến cho máy lạnh dùng máy nén Pittong - Thể tích nhỏ - Nhiệt độ tới hạn lớn (132,4°C) - Áp suất làm việc trong thiết bị ngưng tụ không quá cao (9-14 at) - Áp suất bốc hơi không quá thấp - Dễ phát hiện khi dò rỉ Ưu điểm Nhược điểm - Độc hại - Có mùi đặc trưng - Ăn mòn đồng và các hợp kim đồng - Có thể tạo hỗn hợp cháy nổ với không khí Ứng dụng - Dùng cho máy lạnh có công suất lớn . Chương 4 Quá trình lạnh QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 4.1. LẠNH ĐÔNG Quá trình lạnh là quá trình thu nhiệt từ nguồn nhiệt có nhiệt độ thấp rồi. thuật làm lạnh thường được dùng trong hấp thụ, sấy thăng hoa, tách khí, bảo quản thực phẩm,… Phân loại quá trình lạnh: - Lành lạnh ôn độ /lạnh đông: từ nhiệt độ thường đến -100°C - Làm lạnh dưới. nhân lạnh thu nhiệt của nguồn lạnh, entropi giảm đi một lượng: Q 0 /T 0 4.1.1 CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA QUÁ TRÌNH LẠNH ĐÔNG Công tiêu hao cần thiết cho máy lạnh: Lượng nhiệt Q 0 do tác nhân lạnh thu