Có nhiều phơng pháp hoá lỏng khí thiên nhiên. Phơng pháp đợc ứng dụng rộng rãi nhất là phơng pháp làm lạnh nhờ các máy ghép tầng, trong đó các cấp trên môi chất lạnh là etylen và propan. Có thể sử dụng các phơng pháp làm lạnh gián tiếp để hoá lỏng khí thiên nhiên. Một trong những phơng pháp làm lạnh gián tiếp là nén khí lên trên áp suất tới hạn sau đó đa vào làm lạnh gián tiếp bằng môi chất lạnh, ví dụ nh êtan. Sau đó khí đợc dãn nở và một phần khí đợc hoá lỏng. Hình 1-2 giới thiệu chu trình hoá lỏng khí thiên nhiên bằng máy lạnh ghép tầng. Chu trình cổ điển thông dụng (hình 1-2a) có nhợc điểm là quá nhiều thiết bị với nhiều loại máy nén, thiết bị trao đổi nhiệt, đờng ống vv làm cho công tác vận hành, bảo dỡng, sửa chữa gặp khó khăn, đặc biệt khi tải dao động và việc hút hơi lạnh về máy nén. Công việc tự động hoá cũng gặp khó khăn. 5 NH3 C 2H4 293K, 0,86MPa 233K, 0,07MPa 2 1 3 7 3 7 6 6 288K 233K238K 170K, 0,1MPa 238K; 1,66MPa 173K 170K 6 7 0,1MPa 112K 293K; 6,8MPa 4 7 6 5 6 6 6 1 a) b) 1-Khí thiên nhiên vào; 2- Máy nén khí thiên nhiên; 3- Máy nén lạnh; 4- Máy nén lạnh hỗn hợp môi chất; 5- Bình ngng; 6- Thiết bị trao đổi nhiệt; 7- Van tiết lu Hình 1-2: Chu trình ghép tầng hoá lỏng khí thiên nhiên 17 Giỏo trỡnh phõn tớch v tng hp phng phỏp ARC húa lng khớ Một giải pháp tích cực là ứng dụng hỗn hợp môi chất lạnh đợc viết tắt là phơng pháp ARC (Auto-Refrigerated Cascade). Hỗn hợp môi chất lạnh gồm nitơ, mêtan, êtan, propan và butan đợc nén trong máy nén 4 và đợc hoá lỏng theo thứ tự từng thành phần. Bằng cách tiết lu và cho bay hơi từng thành phần đó khí thiên nhiên đợc làm lạnh dần đến 120 o K rồi hoá lỏng một phần khi qua tiết lu 7. Hiện nay nhiều nhà máy hoá lỏng khí thiên nhiên có năng suất rất lớn làm việc theo phơng pháp ARC này. Ví dụ nhà máy hoá lỏng khí Badak (Inđônêxia) có năng suất 250.000m 3 tiêu chuẩn trong một giờ và nhà máy hoá lỏng Arzew (Angiêri) có năng suất 1.200.000 m 3 /h. Khí thiên nhiên hoá lỏng đợc ký hiệu là LNG (Liquefied Natural Gas) có nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển khoảng -160 o C, bởi vậy khí hoá lỏng cần đợc chứa và vận chuyển trong các bình cách nhiệt tốt. Ngời ta đã bảo quản khí hoá lỏng trong nền đất đông cứng. Phơng pháp này tỏ ra có hiệu quả kinh tế. Bình chứa đặt trong nền đất đông cứng đã sử dụng có sức chứa lên tới 40.000 m 3 . Khí hoá lỏng từ dầu thô LPG (Liquefied Petroleum Gas) có nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển cao hơn nhiều. Khí PLG là sản phẩm thu đợc khi chế biến dầu thô và bao gồm chủ yếu các thành phần propan, n- butan và isobutan. Các chất này là thể khí ở nhiệt độ môi trờng nhng chỉ cần nén lên áp suất vừa phải là chúng đã hoá lỏng vì nhiệt độ tới hạn của chúng lớn hơn nhiệt độ môi trờng nhiều. Các khí lỏng cũng đợc bảo quản và vận chuyển bằng các bình. Ngày nay ngời ta gọi nhiều khí có nhiệt độ tới hạn cao hơn nhiệt độ môi trờng, khi đợc hoá lỏng là khí hoá lỏng nh amôniắc, butadien, clo vv Trong một bình kín chứa khí lỏng, hơi và lỏng ở trạng thái cân bằng, bởi vậy áp suất trong bình phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Trong khi vận chuyển khí lỏng ngời ta phân biệt ba loại áp suất: áp suất đầy, áp suất giảm và áp suất khí quyển. Chuyên chở với áp suất đầy nghĩa là các chai không đợc làm lạnh, áp suất trong chai là áp suất bão hoà tơng ứng với nhiệt độ môi trờng. Các chai thờng đợc thiết kế cho áp suất cao nhất lên tới 17 bar, nghĩa là khi chuyên chở propan, nhiệt độ ngoài trời có thể lên tới khoảng 45 o C. Hình dáng của các bình chứa rất khác nhau nhng thông thờng có dạng hình trụ nằm hoặc đặt đứng (đặt trong các khoang tàu thuỷ), đôi 18 khi cả hình cầu. Các bình chứa này rất nặng nên thờng đợc chế tạo không quá 1000 Tấn. Chuyên chở với kiểu áp suất giảm thuận lợi hơn vì áp suất trong bình không quá cao nhng phải có hệ thống làm lạnh kèm theo. Các bình khí hoá lỏng đợc làm lạnh đến một nhiệt độ thuận lợi nào đó để áp suất trong bình không quá cao. Do đợc làm lạnh nên các bình chứa này phải đợc bọc cách nhiệt để giữ lạnh. Do khối lợng riêng ở nhiệt độ thấp lớn hơn nên với cùng thể tích bình, phơng pháp áp suất giảm chứa đợc nhiều khí hoá lỏng hơn. Các bình chứa áp suất giảm đợc thiết kế cho áp suất tối đa 10 bar. Nhiệt độ thấp nhất cho phép tuỳ theo vật liệu chế tạo mà tiêu chuẩn cho phép. Do có tổn thất qua lớp cách nhiệt của bình nên để duy trì áp suất bình cần trang bị hệ thống lạnh hoặc tiến hành tái làm lạnh khí hoá lỏng nh hình 1-3. 3 1 2 4 1- Bình chứa khí hoá lỏng; 2- Máy nén; 3- Bình tái ngng tụ; 4- Van tiết lu Hình 1-3: Sơ đồ tái hoá lỏng khí thiên nhiên Trên sơ đồ này, phần lỏng đã hoá hơi đợc máy nén 2 hút về và nén lên áp suất và nhiệt độ cao, sau đó đa vào bình tái ngng tụ 3 để ngng lại thành lỏng, lỏng đợc tiết lu để giảm áp suất và nhiệt độ xuống áp suất nhiệt độ trong bình. Để tránh làm bẩn khí lỏng ở bình 1 do dầu bôi trơn máy nén lẫn vào, ngời ta sử dụng máy nén không cần dầu bôi trơn. Đề phòng trờng hợp có khí không ngng trong bình chứa cần có thiết bị xả khí không ngng. 19 Chuyên chở khí lỏng với áp suất khí quyển cũng còn đợc gọi là chuyên chở khí lỏng đợc làm lạnh hoàn toàn. áp suất trong bình chỉ cao hơn áp suất khí quyển tối đa là 0,3 bar. Nhiệt độ của khí hoá lỏng trong bình gần bằng nhiệt độ bão hoà theo áp suất khí quyển hay nhiệt độ sôi ở áp suất thờng bởi vậy bình chứa cần đợc bọc cách nhiệt tốt. Do không chịu áp lực nên vách bình không cần dày và hình dáng có thể tuỳ theo kho chứa hoặc khoang tàu thuỷ. Thực tế cho thấy máy lạnh lắp đặt trên tàu và cả trên đất liền để làm lạnh một phần hoặc làm lạnh hoàn toàn khí lỏng trong bình chứa tiêu tốn năng lợng lớn hơn nhiều lần phơng pháp tái hoá lỏng. Để làm lạnh khí lỏng đến -50 o C cần một máy lạnh hai cấp với khí lỏng đồng thời làm môi chất lạnh. Khi chuyên chở êtylen lỏng ở nhiệt độ -100 o C cần trang bị một máy lạnh ghép tầng, tầng dới lấy êtylen và tầng trên lấy R 22 làm môi chất lạnh. Nếu chọn R13B1 thì bình bay hơi ghép tầng không phải làm việc với áp suất chân không. 1.2.3 ứng dụng trong điều hoà không khí Ngày nay kỹ thuật điều hoà đợc sử dụng rất rộng rãi trong đời sống và trong công nghiệp. Khâu quan trọng nhất trong các hệ thống điều hoà không khí đó là hệ thống lạnh Máy lạnh đợc sử dụng để xử lý nhiệt ẩm không khí trớc khi cấp vào phòng. Máy lạnh không chỉ đợc sử dụng để làm lạnh về mùa hè mà còn đợc đảo chiều để sởi ấm mùa đông. Điều hoà không khí đợc sử dụng với 2 mục đích: - Phục vụ cuộc sống tiện nghi của con ngời (Hệ thống điều hoà trong đời sống, dân dụng). - Phục vụ các quá trình sản xuất (Hệ thống điều hoà công nghiệp). 1.2.3.1. Các hệ thống điều hoà trong đời sống dân dụng Hiện nay các hệ thống điều hoà đợc sử dụng rất rộng rãi ở các hộ gia đình, trong các công sở, cơ quan, nhà máy, xí nghiệp, khách sạn, ngân hàng, nhà thi đấu thể thao, hội trờng, rạp chiếu bóng, rạp hát vv nhằm phục vụ cuộc sống tiện nghi của con ngời. Nhiệt độ thích hợp đối với con ngời là khoảng từ 22 o C đến 29 o C. Tuy nhiên khí hậu quanh năm luôn luôn thay đổi, mùa hè nớc ta nhiều nơi nhiệt độ có thể đạt 40 o C. Làm việc trong những điều kiện 20 nh vậy rất khó chịu và ảnh hởng nhất định đến hiệu quả và chất lợng công việc. Ngợc lại mùa đông, nhiệt độ có thể hạ xuống 10 o C. Hiện nay ngời ta sử dụng nhiều hệ thống điều hoà khác nhau trong đời sống nh: Máy điều hoà dạng cửa sổ, máy điều hoà 2 mãnh, máy điều hoà kiểu VRV, máy điều hoà làm lạnh bằng nớc và máy điều hoà trung tâm. Đối với các hộ gia đình, thích hợp nhất là các máy điều hoà công suất nhỏ nh loại cửa sổ và máy điều hoà 2 mãnh. 1.2.3.2. Các hệ thống điều hoà trong công nghiệp Trong nhiều ngành công nghiệp để sản xuất ra các sản phẩm có chất lợng kỹ thuật cao đòi hỏi phải duy trì nhiệt độ, độ ẩm trong một giới hạn nhất định. Ví dụ nh trong ngành cơ khí chính xác, thiết bị quang học, trong công nghiệp bánh kẹo, trong ngành điện tử vv Trong các ngành công nghiệp nhẹ điều hoà không khí cũng đợc sử dụng nhiều nh trong công nghiệp dệt, công nghiệp thuốc lá vv Mỗi loại sản phẩm đòi hỏi sản xuất trong những điều kiện nhiệt độ, độ ẩm khác nhau, ví dụ nh: - Kẹo sôcôla: 7 ữ 8 o C - Kẹo cao su: 20 o C - Bảo quản rau quả : 10 o C - Đo lờng chính xác: 20 ữ 24 o C - Công nghiệp dệt: 20 ữ 32 o C - Chế biến thực phẩm: Nhiệt độ càng thấp càng tốt, khoảng 5ữ10 o C Các hệ thống điều hoà không khí trong công nghiệp chủ yếu là các hệ thống công suất lớn nh kiểu VRV, máy điều hoà làm lạnh bằng nớc và máy điều hoà trung tâm. 1.2.4 ứng dụng trong siêu dẫn Một ứng dụng rất quan trọng của kỹ thuật lạnh là sử dụng trong kỹ thuật siêu dẫn. Ngời ta nhận thấy khi làm lạnh các chất dẫn điện xuống nhiệt độ rất thấp thì điện trở của nó bằng 0. Thông thờng nhiệt độ đó rất thấp. Khi dây đạt đợc nhiệt độ siêu dẫn thì có thể sử dụng vật liệu dẫn điện mà không gây ra tổn thất điện năng trên đờng dây. Trong trờng hợp đó có thể ứng dụng để tạo ra các nam châm cực lớn trong các máy 21 gia tốc của nhà máy điện nguyên tử, nhiệt hạch, đệm từ cho các tàu cao tốc, nam châm điện của các cầu cảng vv Ngày nay trong các phòng thí nghiệm ngời ta đã nghiên cứu đợc các hợp kim có thể đạt trạng thái siêu dẫn ở nhiệt độ cao, mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi kỹ thuật siêu dẫn. 1.2.5 ứng dụng trong y tế và sinh học cryô 1.2.5.1 ứng dụng trong y tế Các ứng dụng của kỹ thuật lạnh trong y tế rất phong phú, từ việc điều hoà trong các bệnh viện, bảo quản thuốc trong các buồng lạnh, đến bảo quản các bộ phận cơ thể. 1. Bảo quản máu và các bộ phận cấy ghép Ngày nay, trong các bệnh viện nhu cầu về máu rất cao. Máu đợc bảo quản trong các tủ lạnh có nhiệt độ +4 o C. Tuy nhiên thời gian bảo quản bị hạn chế chỉ trong vài tuần lễ, sau đó bắt đầu quá trình tan rã hồng cầu (quá trình hemolyse). Để bảo quản lâu vài tháng cần tách plasma khỏi hồng cầu. Các bộ phận xơng dùng cấy ghép cần duy trì trong tủ lạnh nhiệt độ thấp, nhiệt độ bảo quản càng thấp thời gian bảo quản càng lâu. ở nhiệt độ +2 đến +4 o C thời gian bảo quản từ một đến hai tuần, ở nhiệt độ - 18 o C có thể giữ đợc trong 6 tuần. Hiện nay ngời ta bảo quản xơng, các bộ phận cấy ghép ở -70 o C. Các bộ phận cấy ghép có thể đợc bảo quản bằng phơng pháp sấy thăng hoa. Nh vậy không cần bảo quản và vận chuyển lạnh. Phơng pháp sấy thăng hoa giữ một vị trí quan trọng trong kỹ thuật bảo quản các bộ phận cấy ghép lên cơ thể. Ngày nay, thế giới đang phát triển mạnh ngành vi phẩu thuật, để giải quyết tốt hàng loạt các ca phức tạp nh ghép dây thần kinh, ghép nối các mạch máu, can thiệp trực tiếp vào các túi phồng mạch máu não, nối các mạch máu da đầu và mạng lới huyết quản nuôi dỡng não, tái lập sự lu thông của hệ thống động mạch vành tim vv thì việc bảo quản sẵn sàng các phẩm vật sinh học để kịp thời thay thế là một nhu cầu rất cấp thiết. Một số thuốc quí đòi hỏi bảo quản ở nhiệt độ từ 15 o C đến 25 o C, ví dụ nh cao gan, sữa ong chúa, các loại thuốc kháng sinh, vv 22 Hầu hết các thuốc còn lại cần phải bảo quản trong điều kiện nhiệt độ thấp 2. Hạ thân nhiệt nhân tạo Trong y tế ngời ta còn sử dụng lạnh trong phẩu thuật với những mục đích chủ yếu sau: - Làm lạnh cục bộ tại nơi phẩu thuật để gây tê, giảm đau cho bệnh nhân. - Giảm trao đổi chất để ngừng vòng tuần hoàn máu khi phẩu thuật. - Gây ngủ nhân tạo, để phẩu thuật. - ớp xác chết phục vụ khám, xét nghiệm tử thi hoặc chờ mai táng. Trong các khoa răng hàm mặt ngời ta sử dụng các dao mổ lạnh chuyên dùng, có tác dụng làm giảm đau khi nhổ răng. Trong khoa mắt ngời ta sử dụng kỹ thuật lạnh đông để lấy thuỷ tinh thể bị đục ra khỏi mắt do vậy hiệu quả chữa bệnh nâng lên rất cao. Đối với các bệnh nhân ung th, ngời ta dùng N 2 lỏng đạt nhiệt độ 196 o C bơm bào khối ung th để diệt những mô ung th ở đó và loại trừ hoàn toàn khả năng lan truyền của tế bào ung th trong cơ thể. Dùng những dụng cụ âm sâu cho phép khử những u ác tính ở những vị trí khó phẩu thuật của cơ thể, loại trừ khả năng di căn, hạn chế đau đớn. Một số động vật có giấc ngủ đông trong khoảng thời gian rất lâu mà vẫn duy trì đợc sự sống. Muốn vậy động vật thờng hạ thân nhiệt xuống nhiệt độ khá thấp, xấp xỉ nhiệt độ môi trờng để giảm trao đổi chất trong cơ thể. Con ngời nếu đợc giảm thân nhiệt nhân tạo, sự trao đổi chất trong cơ thể giảm xuống đáng kể, nhịp đập của tim giảm xuống. Giảm trao đổi chất trong cơ thể và qua đó giảm tiêu hao ôxi là rất cần thiết trong khi mổ tim. Trong suốt quá trình mổ tim, vòng tuần hoàn máu phải ngừng hoạt động nhng không đợc gây ra bất kỳ tổn hại nào. Ngay ở nhiệt độ cơ thể 28 o C có thể dừng tuần hoàn máu trong thời gian 8 phút để tiến hành mổ tim. Để làm lạnh (hạ thân nhiệt) một bệnh nhân đã gây mê có thể tiến hành theo nhiều cách, ví dụ nh nhúng vào hỗn hợp nớc và nớc đá hoặc quấn quanh thân một tấm mền lạnh. Từ cách thử nghiệm trên súc vật ngời ta đã xây dựng đợc một thiết bị dùng hạ thân nhiệt và đợc điều chỉnh rất dễ dàng. Bệnh nhân đợc đặt trong một khoang nhỏ có gió lạnh lu thông, khoang đợc làm bằng chất dẻo trong suốt, bên 23 dới bố trí dàn lạnh và quạt gió. Không khí đợc làm lạnh xuống +4 o C ở cửa vào. Nhiệt độ gió có thể điều chỉnh xuống -2 o C. Toàn bộ các thiết bị khác của hệ thống lạnh nh máy nén, dàn nóng, tủ điện, đờng ống đợc bố trí ở phía dới hộp chất dẻo, toàn bộ đợc đặt trên xe nên di chuyển dễ dàng. Ngoài ra để hạ thân nhiệt ngời ta còn sử dụng phơng pháp bức xạ, bằng cách đặt bệnh nhân vào trong một chiếc hộp, bề mặt xung quanh hộp đợc làm lạnh sâu bằng polyêtylen. Nhiệt bức xạ từ cơ thể đợc bề mặt lạnh hấp thụ, nhng giảm thành phần tổn thất lạnh do đối lu và hiện tợng ngng tụ. Trong các ca mổ khó khăn đòi hỏi thời gian mổ kéo dài, nhiệt độ thân nhiệt đòi hỏi hạ thấp hơn nhiều. Tuy nhiên khi hạ nhiệt độ xuống thấp 28 đến 26 o C có nhiều nguy cơ không thể đa tim hoạt động trở lại đợc. Vì vậy ngời ta sử dụng phơng pháp khác. Trong trờng hợp này ngời ta sử dụng phơng pháp làm lạnh riêng vòng tuần hoàn máu. Máu đợc đa vào ống xoắn đặt trong dung dịch chất lỏng lạnh và đợc một bơm máu (thay chức năng của tim) bơm tuần hoàn nh bình thờng. Tim đợc đa ra khỏi vòng tuần hoàn để mổ. Bằng phơng pháp này, ngời ta có thể đa thân nhiệt xuống đến 13 o C thậm chí thấp hơn. Tốc độ làm lạnh phù hợp đợc ghi nhận là 1K/phút. Làm lạnh máu đợc tiến hành gián tiếp qua nớc lạnh để đề phòng trờng hợp nhiệt độ máu giảm xuống 2 o C. Nớc lạnh đợc sản xuất trong máy làm lạnh nớc có phủ băng để giữ nhiệt độ không đổi khi chảy vào bình làm lạnh máu. Trong quá trình làm ấm sau khi mổ nớc nóng có nhiệt độ 42 o C đợc cho chảy vào bình trao đổi nhiệt để làm ấm máu. 1.2.5.2 Kỹ thuật cryô Kỹ thuật lạnh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nông, lâm nghiệp, sinh học, vi sinh vv Kỹ thuật lạnh thâm độ còn gọi là kỹ thuật cryô (-80ữ-196 o C) đã hổ trợ đắc lực cho việc lai tạo giống, bảo quản tinh đông, gây đột biến hoặc các kỹ thuật khác trong lai tạo giống. Nhờ kỹ thuật cryô mà từ một con bò đực ngời ta đã có thể thụ tinh cho hàng vạn con cái khác nhau, ngay cả sau khi đã chết hàng chục năm. ở Mỹ hiện nay có hàng chục bệnh nhân bị các chứng bệnh nan y đang đợc ớp sống chờ đến khi con ngời có khả năng chữa trị căn 24 bệnh đó từ ngời bệnh, ngời ta sẽ phục hồi lại và bệnh nhân có thể sống lại đợc. Nếu thành công có thể ngừng cuộc sống trong một thời gian nhất định. Tuy nhiên, hiện nay vẫn còn vấn đề kỹ thuật cha giải quyết đợc, đó là tế bào thần kinh của các động vật máu nóng không thích hợp với môi trờng lạnh nên nếu xác ớp đợc làm sống lại đợc thì tâm t tình cảm sẽ hoàn toàn thay đổi. Đây là nguyên nhân hạn chế sự phát triển của kỹ thuật ớp xác sống bằng lạnh sâu. 1.2.6 ứng dụng trong kỹ thuật đo và tự động áp suất bay hơi của một chất lỏng luôn phụ thuộc vào nhiệt độ vì vậy ngời ta ứng dụng hiện tợng này trong các dụng cụ đo lờng nh đồng hồ áp suất, nhiệt kế, trong các rơ le áp suất vv Hiệu ứng nhiệt điện phản ánh mối quan hệ của độ chênh nhiệt độ 2 đầu cặp nhiệt với dòng điện chạy qua mạch cặp nhiệt điện. ứng dụng hiện tợng này ngời ta đã tạo ra các dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất hoặc thiết bị điều khiển tự động. 1.2.7 ứng dụng trong thể thao Trong một số bộ môn thi đấu trong nhà ngời ta duy trì nhiệt độ thấp để không làm ảnh hởng tới sức khoẻ và nâng cao thành tích của vận động viên. Trong hầu hết các nhà thi đấu đều có trang bị các hệ thống điều hoà không khí. Trong thể thao kỹ thuật lạnh đợc ứng dụng khá rộng rãi. Trong môn trợt băng nghệ thuật, để tạo ra các sân băng ngời ta dùng hệ thống lạnh để tạo băng theo yêu cầu. 1.2.7.1 Hệ thống làm lạnh sân băng Trớc đây để làm lạnh các sân băng ngời ta thờng hay sử dụng n ớc muối làm chất tải lạnh. Nớc muối có nhiệt độ khoảng -10 o C và nhiệt độ môi chất lạnh nằm trong khoảng -15 đến -17 o C. Do chiều dài ống rất lớn nên không thể phân bố nhiệt độ đều ở tất cả mọi vị trí trên sân băng. Lý do khác là do tiết kiệm nên công suất bơm tuần hoàn nớc bị hạn chế. Nhiệt độ vào và ra của nớc muối chênh nhau khoảng 3 đến 4K. Một nhợc điểm nữa của hệ thống dùng nớc muối là luôn luôn phải kiểm tra sự rò rỉ của nớc muối, đề phòng hoen rỉ kết cấu 25 nền và gây rả băng. Khi nớc muối rò rỉ ra lớp băng, nhiệt độ đông đặc của hỗn hợp nớc muối giảm nên băng bị chảy ra. Hình 1-4 và hình 1-5 mô tả sơ đồ hệ thống lạnh và sơ đồ hệ thống cấp nớc muối làm lạnh sân băng. 1 2 3 4 -8C-10C -10 C 1- Sân băng; 2- Bơm nớc muối; 3- Bể nớc muối; 4- Nớc muối vào ra Hình 1-4: Sơ đồ làm lạnh sân băng bằng nớc muối Ngày nay ngời ta thờng sử dụng hệ thống lạnh làm lạnh trực tiếp sân băng do đó có thể khắc phục đợc các nhợc điểm của hệ thống sử dụng nớc muối làm chất tải lạnh, ngoài ra còn phát huy các u điểm sau: - Nhiệt độ bay hơi trực tiếp -10 o C cao hơn 5 đến 7K so với dùng nớc muối nên tiêu tốn năng lợng cho máy nén giảm 25 đến 35%. - Bơm tuần hoàn môi chất lạnh tiêu tốn năng lợng chỉ bằng 15 đến 25% năng lợng tiêu tốn cho bơm nớc muối vì khối lợng tuần hoàn rất nhỏ. - Các đờng ống sân băng đỡ bị han rỉ hơn rất nhiều. - Nhiệt độ ở mọi vị trí sân băng bằng nhau. 1.2.7.2 Tính toán tải lạnh sân băng Tải lạnh sân băng bao gồm các thành phần sau: - Dòng nhiệt truyền từ nền đất lên: ở trạng thái cân bằng dòng nhiệt này tơng đối nhỏ. - Dòng nhiệt từ không khí: Dòng nhiệt từ không khí bao gồm cả dòng nhiệt hiện lẫn nhiệt ẩn, tuỳ thuộc vào tốc độ không khí, nhiệt độ không khi trên bề mặt băng. Để có một lớp không khí lạnh ở trên có thể làm tờng bao chung quanh sân băng cao hơn. Đối với sân băng 26 . lạnh khí hoá lỏng nh hình 1- 3. 3 1 2 4 1- Bình chứa khí hoá lỏng; 2- Máy nén; 3- Bình tái ngng tụ; 4- Van tiết lu Hình 1- 3: Sơ đồ tái hoá lỏng khí thiên nhiên Trên sơ đồ này, phần lỏng. êtan. Sau đó khí đợc dãn nở và một phần khí đợc hoá lỏng. Hình 1- 2 giới thiệu chu trình hoá lỏng khí thiên nhiên bằng máy lạnh ghép tầng. Chu trình cổ điển thông dụng (hình 1- 2a) có nhợc. Van tiết lu Hình 1- 2: Chu trình ghép tầng hoá lỏng khí thiên nhiên 17 Giỏo trỡnh phõn tớch v tng hp phng phỏp ARC húa lng khớ Một giải pháp tích cực là ứng dụng hỗn hợp môi chất lạnh