Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Cơng Nghiệp BÀI KHÁI NIỆM CHUNG VỀ LỰC HỌC NHIỆT ĐỘNG I NHIỆT ĐỘNG HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU NHIỆT ĐỘNG HỌC Nhiệt động học môn khoa học nghiên cứu quy luật biến đổi lượng trình vật lý, hoá lý khác nhau, chủ yếu trình biến đổi nhiệt Những sỡ nhiệt động học phát minh từ kỹ XIX xuất động nhiệt Nhiệt động học xây dưng hai sở hai đònh luật thứ nhât đònh luật thứ hai nhiệt động học Đònh luật thứ thực chất đònh luật bảo toàn chuyển hoá lïng ứng dung phạm vi nhiệt, đặt trưng mặt số lượng trình biến đổi năg lượng Đònh luật thứ hai xác đònh chiều hướng tiến hành trìnhtrong tự nhiên, điều kiện vàmức độ biến hoá củanăng lượng, cụ thể biến háo giaiû nhiệt công, đặt trưng cho mặt chất lượng của trình biến đổi lượng II CÁC KHÁI NIỆM VỀ QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG: Công nhiệt lượng Khi vật tác động lẫn nhau, chúng trao đổi cho lượng Sự truyền lượng thực hai cách Thực công vật vật Lúc lượng vật tăng lên lượng lưọng vật Công nhiệt động kỹ thuật kí hiệu L qui ước công vật sinh dương, vá ngược lai công vật nhận công âm Năng lượng truyền từ vật nóng sang vật lạnh chúng tiếp xúc trực tiếp với Năng lượng trao đổi dạng gọi nhiệt lượng Nhiệt lượng nhiệt động kỹ thuật ký hiệu Q qui ước nhiệt lượng vật nhận đươc nhiệt dương vật nhả âm Đơn vò đo công niệt lượng Joul (J), trước lượng đo đơn vòlà calo (cal), giửa cal va J có quan hệ sau: 1cal= 4,1868 J Hệ nhiệt động Tập hợp tất vật có trao đổi nhiệt lẫn với môi trường xung quanh gọi hệ nhiệt động Nếu hệ nhệt động khong trao đổi nhiệt với môi trương xung quanh gọi hệ đoạn nhiệt Hệ không trao đổi nhiệt công với môi trường xung quanh gọi hệ cô lập Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Cơng Nghiệp Động nhiệt, bơm nhiệt máy lạnh Động bơm nhiệt: loại máy nhận nhiệt sinh công Các máy nhận nhiệt từ nguồn nóng để biến phần nhiệt lượng thành công nhả phần nhiệt lại cho nguồn lạnh Ví dụ động đốt trong, động phản lực, thiết bò động lực nước Bơm nhiệt máy lạnh: vế nguyên lý bơm nhiệt máy lạnh giống Các máy nhận công từ bên để chuyển nhiệt lượng từ môi trường có nhiệt độ thấp đến môi trường có nhiệt độ cao Như mục đích bơm nhiệt va máy lạnh có khác Về bơm nhiệt người ta quan tâm đến nhiệt lượng mà nguồn nóng nhận được, máy lạnh ngưới ta quan tâm lượng nhiệt nhận từ nguồn lạnh Chất môi giới trạng thái chất môi giới Để thực trình chuyển hoá giửa nhiệt công chuyển tải lượng hệ nhiệt động người ta phải dùng chất trung gian gọi chất môi giới Chất môi giới thường gặp kỹ thuật dạng khí hoặt hơi, ví thể khí có khả thay đổi thể tích lớn có khả sinh công lớn điều kiện khác chất môi giới có trạng thái khác nhaubiểu thò đại lượng vật lý thường đặt trưng nhiệt độ (T), áp suất (P), thể tích riêng (v) Các thông số dùng để xác đònh trang thái chất môi giới gọi thông số trạng thái Ở trang thái xác đònh thông sốtrạng thái có giá trò xác đònh Ở trạng thái mà thông số trạng thái có giá trò giống điểm toàn khối khí thí ta gọi trạng th cân bằng, ngược lại ta gọi trạng thái không cân Các thông số trạng thái chất môi giới a p suất p suất lực tác dụng vật chất lên đơn vò diện tích thành bình chứa p suất ký hiệu P, đơn vò N/m2 P= F N = S m Khi ta đặt vật rắn lên diện tích áp suất phân đường diện tích Khi ta chứa nước bình áp suất đáy bình áp suất thành bên giảm dần theo chiều cao cột nước Khi nén khí (hoặc hơi) vào bình kín, tác dụng lên phía bình với giá trò áp suất giống Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp Trong kỹ thuật có số khái niệm áp suất sau: áp suất khí quyển, áp suất chân không, áp suất dư áp suất tuyệt đối p Pd (áp suất dư) Ptd (as tuyệt đối) Pck as chân không P0 (as khí quyển) p suất khí (P0): đo Barometer atm vật lý biểu thò qua cột thuỷ ngân Baromer cao 760mmHg, diện tích ống đo 1cm (Baromer đặt mặt nứơc biển 0oC) Trọng lượng thủy ngân: 13,6x0,076 = 1,033kg Vậy áp suất khí Po = atm = 1,033 kg/cm3 (atmosphe vật lý) p suất chân không (Pck): áp suất đo Vacummeter, • Trò số áp kế nhỏ áp suất khí Pck < Po p suất dư (Pd): áp suất đo Manometer, trò số áp kế • lớn áp suất khí Pd > Po p suất tuyệt đối: không đo đạt mà tính • toán đựơc từ áp suất khí quyển, áp suất chân không Ptd = Po + Pd o Ptd = Po – Pck o b Nhiệt độ Nhiệt độ đại lượng vật lý, biểu thò mức độ nóng lạnh vật chất Nhiệt độ mức độ vận động rung động trung bình phân tử nội vật chất thời điểm Nếu làm lạnh vật chất đến nhiệt độ -273,15 oC tất rung động phân tử biến Nhiệt độ t = -273.15 oC gọi “nhiệt độ không tuyệt đối” Hệ đơn vò quốc tế SI sử dụng nhiệt độ bách phân (Celcius) nhiệt độ Kelvin oK làm đơn vò đo nhiệt độ • Thang nhiệt độ Celcius xây dựng sở lấy điểm nước đá tan 0oC nước sôi 100oC điều kiện chuẩn (P = 1atm = 760mmHg) • Trong kỹ thuật người ta sử dụng nhiệt độ Kelvin oK oK ứng với nhiệt độ không tuyệt đối 0oK = -273.15oC Do đó: o T0K = toC +273.15 • Hệ đơn vò Anh – Mỹ sử dụng nhiệt độ Fahrenheit ( oF) Quan hệ nhiệt độ toF toC sau: o toC = 5/9(toF – 32) • Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp o toF = 32 + 9/5toC c Thể tích riêng Một khí có khối lượng G kg choáng thể tích V m3, thể tích riêng cùa khối khí đươc đònh nghóa nhu sau: v= V G m3/ kg Ta có khối lượng riêng là: ρ = G = kg/m3 V v III KHÍ LÝ TƯỞNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG Đònh nghóa khí lí tưởng Một chất khí tập hợp vô số phần tử, phân tử luôn có lực tương tác, thân phân tử có thể tích đònh Nhưng chất khí ta bỏ qua lực tương tác phân tử bỏ qua thể tích thân chúng gọi khí lí tưởng Phương trình trạng thái khí lí tưởng phương trình viết cho kg pv = RT • Phương trình viết cho G kg pV = GRT Trong đó: p = (N/m2); v = m3/kg; V= m3; T= (0K) R: Hằng số chất khí • R= 8314 µ (J/kgK) µ: Phân tử lượng khí (kg/kmol) G: Khối lượng khí (kg) • Phương trình viết cho kilomol khí pVµ = RµT = 8314 T Trong đó: Vµ : Thể tích kilomol Vµ = (m3/kmol) Rà = 8314 J/kmol.0 K Phương trình viết cho M kilomol khí pV = M.RµT = 8314MT M: Số kilomol IV CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG: 1.QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH: Quá trình đẳng tích trình xảy thể tích không thay đổi V = Const số mũ đa biến n = ± ∞ Nhiệt dung riêng trình C v Trong trình ta có mối quan hệ sau + Quan hệ nhiệt độ áp suất Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp T2 p = T1 p1 + Công thay đổi thể tích l12 = + Công kỹ thuật lkt = -ν(p2 – p1) = ν(p1 – p2) + Nhiệt trình Q = GCv(T2 – T1) + Độ biến đổi Entropi T ∆S = GC v ln T1 2.QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP Quá trình đẳng áp trình xảy áp suất không thay đổi p = const số mũ đa biến n = 0, nhiệt dung riêng trình Cp Trong trình ta có quan hệ sau: + Quan hệ nhiệt độ thể tích: T2 ν = T1 ν + Công thay đổi thể tích: l12 = p(ν2 – ν1) + Công kỹ thuật lkt = + Nhiệt trình Q = GCp(T2 – T1) + Biến đổi Entropi T ∆S = GC p ln T1 3.QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT Quá trình đẳng nhiệt trình xảy nhiệt độ trình không thay đổi T = Const số mũ đa biến n = Nhiệt dung riêng trình C = ∞ Trong trình có quan hệ sau: + Quan hệ áp suất thể tích p v1 = p1 v + Công thay đổi thể tích công kỹ thuật v p l12 = l kt = RT ln = RT ln v1 p2 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp + Nhiệt trình p Q = l12 = GRT ln p2 + Biến đổi Entropi p ∆S = GRT ln p2 4.QUÁ TRÌNH ĐOẠN NHIỆT Quá trình đoạn nhiệt trình xảy không khí trao đổi nhiệt với môi trường q = dq = 0, số mũ đa biến n = k, Entropi trình không đổi S = const nhiệt dung riêng trình C = Trong trình ta có quan hệ sau: + Quan hệ nhiệt độ, áp suất thể tích p v1 = p1 v T1  p   =  T2   p1  ( k −1) k  v1 = v  ( k −1)     + Coâng thay đổi thể tích l12   p2 pv = 1 1 − k −1   p    ( k −1)     k      + Công kỹ thuật l12 = l kt  kRT1   p = − k −1    p1       ( k −1) k      5.QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN Quá trình đa biến trình xảy nhiệt dung riêng trình không đổi Cn = Const xác đònh biểu thức Cn = Cv n−k n −1 Trong trình ta có quan hệ sau: + Quan hệ nhiệt độ, áp suất thể tích p  v1  =  p1  v  n T2  p  =  T1  p1  ( n −1) n v =   v2    ( n −1) + Công thức thay đổi thể tích Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp l12 = n ( n −1)  p1v1   p   1 −   n −   p1    + Công kỹ thuật l kt = n.l12 nRT1   p   1 −  = n −   p1   n ( n −1) + Nhiệt trình Q = GCn (t2 – t1) + Biến đổi Entropi T ∆S = GC n ln T1    V.ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG HỌC 1: a.Phát Biểu: Đònh luật nhiệt động thứ thực chất đònh luật bảo toàn chuyển hoá lượng ứng dụng cho tượng nhiệt phát biểu sau: Năng lượng không không tự sinh ra, biến đổi từ dạng sang dạng khác trình vật lý hoá học khác Nói cách khác, tổng số dạng lượng hệ cô lập không đổi Trong phạm vi nhiệt động, lượng nhiệt sinh lượng xác đònh vaứ ngửụùc laùi Định luật nhiệt động I phát biểu: Nhiệt lợng cấp vào cho hệ phần dùng để thay đổi nội năng, phần dùng để sinh công: dq = du + dl (1-9) - ý nghÜa cña định luật nhiệt động: Định luật nhiệt động I cho phép ta viết phơng trình cân lợng cho trình nhiệt động b.Các dạng biểu thức định luật nhiệt động Định luật nhiệt động I đợc viết dới nhiều dạng khác nh sau: Trong trờng hợp tổng quát: dq = du + dl (1-10) Đối với kg môi chất: q = u + l (1-11) Đối với G kg môi chất: Q = U + L (1-12) Mặt khác theo định nghĩa entanpi, ta có: i = u + pv, Lấy đạo hàm ta đợc: di = du + d(pv) hay du = di - pdv - vdp, thay vµo (1-10) vµ ý dl = pdv ta có dạng khác biểu thức định luật nhiệt động I nh sau: Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp dq = di - pdv - vdp + pdv dq = di - vdp (1-13) Hay: dq = di + dlkt (1-14) §èi víi khÝ lý t−ëng ta lu«n cã: du = CvdT di = Cp dT thay giá trị du di vào (1-10) (1-13) ta có dạng khác biểu thức định luật nhiƯt ®éng I : dq = CvdT + pdv (1-15) dq = CpdT - vdp (1-16) ®èi víi hƯ hë: (1-17) c.Nội Năng Của Chất Khí: Bất kỳ hệ nhiệt động bao gồm nhiều vật tác dụng lên có lượng tổng E Năng lượng tổng bao gồm động toàn hệ đặc trưng cho chuyển động toàn hệ, toàn hệ Et đặc trưng cho vò trí toàn hệ trường lực ( ví dụ trọng trường, điện trường….) nội toàn hệ đặt trưng cho lượng phân tử nhỏ bé cấu tạo nên vật Nội bao gồm hai thành phần chính: • Nội động : động chuyển động tònh tiến chuyển động quay phân tử vànăng lượng dao dộng nguyên phân tử Theo thuyết động học phân tử, nội động phụ thuộc vào nhiệt độ tăng lên nhiệt độ tăng • Nội Ut: thề lực liên kết giửa phân tử Nội phụ thuộc vào khoảng cách giửa phân tử, nghỉa phụ thuộc vào thể tích riêng khối khí Khi thể tích riêng củakhối khí thay đổi, khoảng cách giửa phân tử thay đổi, nội Ut thay đổi ĐINH LUẬT NHIỆT ĐỘNG HỌC II: 2.1.Một vài cách phát biểu định luật nhiệt động II - Nhiệt lợng tự truyền từ vật có nhiệt độ thấp đến vật có nhiệt độcao Muốn thực trình phải tiêu tốn phần lợng bên (chu trình ngợc chiều) Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Cơng Nghiệp - Khi nhiƯt ®é T1 = T2 = T th× hiƯu st ηct = 0, nghÜa nhận công từ nguồn nhiệt Muốn biến nhiệt thành công động nhiệt phải làm viƯc theo chu tr×nh víi hai ngn nhiƯt cã nhiƯt ®é kh¸c Trong ®ã mét ngn cÊp nhiƯt cho môI chất nguồn nhận nhiệt môi chất nhả Điều có nghĩa biến đổi toàn nhiệt nhận đợc từ nguồn nóng thành công hoàn toàn, mà luông phảI đị lợng nhiệt thải cho nguồn lạnh Có thể thấy đợc điều vì: T1 < T2 > 0, ct < ctCarno < 1, nghĩa biến hoàn toàn nhiệt thành công - Chu trình Carno chu tr×nh cã hiƯu st cao nhÊt, - HiƯu st nhiệt chu trình không thuận nghịch nhỏ hiệu suất nhiệt chu trình thuận nghịch kTN < TN 2.2.Chu trỡnh carnot: a.khái niệm định nghĩa chu trình nhiệt động: Khái niệm chung Trong chu trình nhiệt, muốn biến nhiệt thành công cần có môi chất để làm chất tải nhiệt cho môi chất dãn nở để sinh công Môi chất dãn nở mãI đợc kích thớc thiết bị có hạn Vì vậy, cho môi chất dãn nở đến trạng tháI đó, ngời ta lại nén môi chất để trở lại trạng thái ban đầu tiếp tục cho dãn nở nén lặp lại nh lần đầu, trình đợc lặp lặp lại nh Khi môi chất thay đổi trạng thái cách liên tục lại trở trạng thái ban đầu, ta nói môi chất thực chu trình hay trình kín Hình 1-17 đồ thị p-v chu trình trình carnot thuận nghịch thuận chiều chiều Hình 1-18 đồ thị p-v chu carnot thuận nghịch ngợc Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngnh in Cụng Nghip Trên đồ thị trạng thái, chu trình tiến hành theo chiều kim đồng hồ gọi chu trình thuận chiều (hình 1-17) chu trình môi chất nhận nhiệt sinh công, nên công có dấu dơng (1 >0) Các thiết bị nhiệt làm việc theo chu trình đợc gọi động nhiệt Nếu chu trình tiến hành theo chiều ngợc chiều kim đồng hồ gọi chu trình ngợc chiều (hình 1-18) chu trình môi chất tiêu hao công nhận lợng khác, công có dấu âm (1 < 0) Các thiết bị nhiệt làm việc theo chu trình đợc gọi máy lạnh bơm nhiệt b.Chu trình thuận nghịch không thuận nghịch Công chu trình công mà môi chất sinh nhận vào thực chu trình Công chu trình đợc ký hiệu L tính cho Gkg môi chất l tính cho 1kg môi chất Nhiệt lợng công chu trình tổng đại số nhiệt lợng công trình chu trình (1-114) (1-115) Lợng biến thiên u, i, s chu trình không u, i, s thông số trạng thái, mà chu trình có trạng thái đầu cuối trùng Theo định luật nhiệt động I q = u + l, mà u = 0, nên chu trình ta có: (1-116) c Chu trình thuận chiều * Định nghĩa: Chu trình thuận chiều chu trình mà môi chất nhận nhiệt từ nguồn nóng nhả cho nguồn lạnh biến phần nhiệt thành công, đợc gọi chu trình sinh công Qui ớc: công chu trình thuận chiều l > Đây chu trình đợc áp dụng để chế tạo động nhiệt * Đồ thị: 10 Giỏo trỡnh k thut lnh dựng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp - Rô le hạ áp: Hơi môi chất theo đường ống vào xi phông lấy từ phần hạ áp, thông thường lấy đầu hút máy nén Khi áp suất môi chất tăng lên, xi phông bò ép lại, đẩy truyền lên, chống lại lực nén lò xo Khi tay đòn góc đến phần đòn gánh lực kéo lò xo vi phân tác động lên tay đòn góc Tay đòn góc quay theo chiều kim đồng hồ, trục lò xo 10 cắt qua trục đảo mạch 11 khung công tắc làm việc cắt tiếp điểm dứt khoát Lò xo đảo mạch 10 nối vào tay đòn góc khớp cầu, nối vào khung đảo mạch khe có sẵn Khi áp suất môi chất giảm xuống, xi phông dãn ra, truyền xuống Tay đòn góc ngược chiều kim đồng hồ Khi trục lò xo 10 cắt qua trục khung đảo mạch 11 công tắc điện cắt dứt khoát Lò xo xác đònh áp suất cắt, lò xo vi phân đònh áp suất đóng (bằng tổng áp suất thang thang vi phân) Điều chỉnh áp suất đóng, cắt nhờ vít điều chỉnh Lò xo có tác dụng làm cho chuyền luôn tì sát vào tay đòn góc * Giới thiệu thang đo: – Thang đo gồm thang CUT IN CUT OUT – Khơng có reset – Giá trị thang đo nhỏ (không lớn 150 PSI) * Cách cài đặt LP Pcut = Pcutin – Pcutout Trong đó: - Pcut in : áp suất để MN khởi động lại - Pcut out : độ sai lệch áp suất -Pcut : áp suất làm ngừng MN Thí dụ: Một máy lạnh vận hành bình thường có thơng số đọc đồng hồ: P = 0,8 đến 1,8kg/cm2 Như vậy, ta cài đặt cho LP sau: Pcut = 0,5 kg/cm2 ; Pcut in = kg/cm2 ; Pcut out = 2,5 kg/cm2 107 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp * Sơ đồ lắp đặt LP * Cấu tạo thực tế rơle áp suất -Rơ le cao áp: Lò xo cao áp cấu tạo khác lò xo hạ áp không cần lò xo làm việc với áp suất cao nên chuyền luôn tì sát vào tay đòn góc Khi áp suất tăng nhóm công tắc cắt mạch, áp suất giảm nhóm công tắc đóng mạch Do lò xo điều chỉnh áp suất đóng mạch, lò xo vi phân điều chỉnh áp suất cắt mạch – Role cao áp hay gọi rơle áp suất cao dùng để bảo vệ MN áp suất ngưng tụ P K tăng mức cho phép Hình sau giới thiệu hình dạng bên ngồi role 108 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Cơng Nghiệp Có nút reset - Thang đo lớn - Tiếp điểm lấy thường đóng (Khi đấu mạch) * Cách cài đặt HP Plàm việc < Pcài đặt < Pvan an tồn (5.1) * Ví dụ: Một MN làm việc bình thường có P K 14 kg/cm2 (210 PSI) Van an toàn (19 kg/cm 2) ta phải cài đặt HP 16 kg/cm2 Tức PK đến 16 kg/cm2 relay HP tác động ngừng MN Sau xử lý xong cố, tác động nút reset HP MN khởi động lại * Sơ đồ lắp đặt HP KHỞI ĐỘNG MÁY NÉN CÓ BƠM NƯỚC VÀ QUẠT GIÓ THUỘC THIẾT BỊ NGƯNG TỤ: Công dụng: Máy nén không làm việc khơng có mơi chất giải nhiệt thiết bị ngưng tụ; máy nén khởi động sau bơm nước quạt gió, bơm nước quạt gió bị dừng máy nén bị dừng theo Sơ đồ: Giới thiệu thành phần mạch điện Hai mạch điều khiển bình ngưng & quạt gió mục 4.2 Phần máy nén có thêm tiếp điểm thường hở bình ngưng P2 quạt gió F2 Sơ đồ báo động có dùng chung cho tồn hệ thống thơng qua relay TG 109 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp a FUSE P2 F2 11 21 START P1 START F1 START MN1 2 12 22 12 TG1 STOP STOP STOP DLV DLV DLV 13 23 TG MN PUMP FAN 0 14 160 24 26 b RLN5 RLN RLN 15 25 PUMP FAN COMPRESSOR CBD DSC TG2 Nguyên lý làm việc:    Khởi động máy nén: mạch điều khiển máy nén có tiếp điểm thường hở TH bơm P2 quạt F2 nên máy nén khởi động khởi động từ bơm quạt làm việc trước Khi bơm quạt làm việc tiếp điểm P2 & F2 đóng lại, ta bấm nút Start máy nén máy nén khởi động Dừng: theo trình tự máy nén, bơm quạt Sự cố: xảy cố q dòng thiết bị TG có điện, đóng điện cho hệ báo động đèn còi Đồng thời mạch điều khiển máy nén bị điện Bơm hay quạt không bị cố làm việc để tiếp tục giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ, nhằm làm giảm áp suất cao hệ thống Khi lý mà mạch điều khiển bơm quạt đột ngột điện (đứt cuộn hút, ấn nhầm nút Stop bơm quạt) mạch điều khiển máy nén điện, làm dừng máy nén Nhận xét: Sơ đồ bảo vệ thêm cho máy nén không làm việc bơm nước quạt gió thiết bị ngưng tụ không làm việc Mạch chưa bảo vệ cố bơm làm việc song khơng có nước giải nhiệt (chẳng hạn bể, bơm bị e) MẠCH ĐẢO CHIỀU: Mạch đảo chiều cần khởi động từ Công dụng: đảo chiều quay mô tơ Dùng cho pa lăng bể đá Sơ đồ: giới thiệu thành phần mạch điện 110 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp a FUSE AUT STOP RT M22 FORW M1 M13 M2 M12 REV M21 M11 M1 M2 DLV RLN b M13 DLV RT M Nguyên lý làm việc: muốn đảo chiều quay mô tơ ta cần đổi dây pha cho Khi M2 đóng động quay theo chiều ngược với chiều M2 đóng Trong mạch điều khiển M1 & M2 đấu cặp tiếp điểm thường đóng TĐ M12 & M22 nhằm đảm bảo cho cuộn M1 & M2 không đồng thời làm việc Giả sử ta bấm Forward (tiến) có điện qua M1, đèn báo L1 sáng, M12 nhả nên ta bấm thêm Reverse M1 khơng có điện Muốn đảo chiều ta bấm Stop bấm Rev Mạch đảo chiều khơng có tiếp điểm tự giữ : Bấm Forward (tiến) giữ có điện qua M1, đèn báo L1 sáng, M12 nhả nên ta bấm thêm Reverse M1 khơng có điện Muốn đảo chiều ta nhả phím Forw bấm Rev a FUSE M22 M12 FORW REV M2 M1 b RLN KHỞI ĐỘNG SAO - TAM GIÁC Υ -∆ : Cơng dụng: giảm bớt dòng điện thời gian khởi động Trong hệ thống lạnh máy nén lạnh mô tơ điện lớn nên ta khởi động Υ-∆ cho máy nén mà thơi 111 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp Sơ đồ: giới thiệu thành phần mạch điện: mạch điều khiển có rơ le thời gian Timer để điều khiển thời gian chuyển mạch Υ-∆, có contactor MC (chung: C - common), MD (sao: D diagonal), MS (sao: S - Star) FUSE a P2 TG22 TG23 F2 START TG21 2 T1 STOP MC DLV MD1 T2 MC1 MS1 MD2 MD MS T TG2 b b RLN COMPRESSOR Nguyên lý làm việc: Muốn đấu mạch Υ-∆ điện áp mô tơ phải cao điện áp lưới mức, cụ thể là:  Lưới (pha/dây): 110/220V 220/380V Mô tơ (điện áp dây Υ-∆): 220/380V 380/660V Sau khởi động bơm quạt gió thiết bị ngưng tụ xong tiếp điểm B2, Q2 đóng lại Khi bấm nút Start relay TG có điện làm tiếp điểm TG2, đóng lại Khi thả nút Start TG cấp điện qua tiếp điểm tự giữ TG1 AUT RT RT MC MD 112 MS Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Cơng Nghiệp  Tiếp điểm TG2 đóng lại cấp điện cho Relay thời gian (Timer) bắt đầu đếm thời gian (chừng 515”)  TG3 đóng lại cấp điện cho cuộn hút mơi chất thơng qua tiếp điểm thường đóng TĐ T1 relay thời gian mơi chất có điện liền đóng tiếp điểm mơi chất1 cấp điện cho cuộn hút MS, mô tơ nối vào lưới điện theo hình Lúc cuộn MD khơng có điện hở mạch T2 MS1  Sau thời gian (định trước, Timer tác động làm chuyển nhóm cơng tắc mình, T1 mở ra, T2 đóng lại T1 mở làm môi chất điện (môi chất1 hở mạch (MS điện (MS1 đóng lại Lúc MD có điện thơng qua T2 & MS1, MD đóng tiếp điểm MD1, cấp điện cho môi chất, mô tơ đấu vào lưới theo hình ( Q trình khởi động (-∆ hồn thành TỰ ĐỘNG KHỞI ĐỘNG - DỪNG MÁY NÉN ĐƠN GIẢN: Hệ thống lạnh trang bị bảo vệ cao áp, áp suất dầu Máy nén tự động khởi động-dừng trực tín hiệu relay nhiệt độ từ hộ tiêu thụ lạnh Được sử dụng cho máy nén đơn lẻ Công dụng: máy nén thêm bảo vệ cao áp, áp suất dầu, tự động khởi động-dừng Sơ đồ: giới thiệu thành phần mạch điện FUSE HP TG31 OP TG32 P2 F2 TR START TG21 STOP TG2 b DLV TG3 P1 F1 MN1 DLV DLV DLV PUMP 0 RLN PUMP TG13 TG1 MN FAN RLN TG12 CBD TG22 DSC a RLN FAN COMPRESSOR TR - Temperature Relay - Rơ le nhiệt độ HP - High Pressure Relay - Rơ le áp suất cao OP - Oil Pressure Relay- Rơle áp suất dầu Nguyên lý làm việc: Đây mạch điện hoàn toàn tự động đơn giản KD-D máy nén nhợ tín hiệu rơ le nhiệt độ lấy tín hiệu nhiệt độ phụ tải lạnh  Khởi động lần đầu: bấm nút Start cấp điện cho TG2, TG làm việc liền đóng mạch tự giữ TG21 tiếp điểm TG22 cho mạch TR Nếu nhiệt độ phòng lạnh chưa đạt u cầu TR đóng tiếp điểm mình, cuộn TG3 có điện TG3 đóng tiếp điểm TG31, 32 cấp điện cho bơm, quạt bơm & quạt đến lượt đóng tiếp điểm P2, F2 cấp điện cho cuộn hút máy nén làm khởi động máy nén Các tiếp điểm P1, F1 đóng mạch báo đèn làm việc 113 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp  Tự động khởi động-dừng: sau bấm Start lần đầu máy nén tự dừng khởi động lại hoàn toàn nhờ TR Khi nhiệt độ hộ tiêu thụ lạnh đạt yêu cầu TR nhả tiếp điểm làm TG3 điện TG3 nhả tiếp điểm TG31, TG32 làm điện cuộn hút bơm, quạt, máy nén Khi nhiệt độ hộ tiêu thụ lạnh lên cao cho phép TR đóng tiếp điểm làm khởi động lại bơm, quạt, máy nén Cứ trình tiếp diễn  Dừng hẳn: bấm nút Stop, TG2 điện làm nhả tiếp điểm TG22, cuộn hút TG3 điện làm dừng bơm, quạt, máy nén Sự cố: phần trước  MẠCH BẢO VỆ CAO ÁP: (HIGH PRESSURE SWICH) Công dụng: Bảo vệ máy nén, không cho làm việc pk cao mức cho phép Sơ đồ: Giới thiệu thành phần mạch điện  Lắp đặt trực tiếp L CAT Mạch báo động HPS KĐ máy nén N  Lắp đặt gián tiếp  L HPS Up on OFF AX7 AX3 AX ON AX3 AX Bz-Stop AX6 AX6 AX3 Reset Lamp AX AX3 Bz AX6 Nguyên lý làm việc: N 114 AX7 Mạch Khởi động Y-D Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp Hơi áp suất cao dẫn vào hộp xếp HP, tín hiệu áp suất hộp xếp biến đổi thành độ co giản khí độ co giản khí cấu khí chuyển thành tác động ngắt tiếp điểm Khi áp suất nén vượt mức cho phép, tiếp điểm relay ngắt dòng khởi động từ, dừng động máy nén, giá trị đặt relay HP thấp áp suất đặt van an tồn chút Khi máy nén dừng relay HP tác động Lúc ta cần phải tiến hành tìmhiểu ngun nhân để khắc phục cố Khắc phục xong, nhấn nút reset khởi động lại máy nén Giả sử giá trị áp suất cao bảo vệ 17 kgf/ cm khoảng vi sai 0,7 kgf/ cm2, áp suất tăng đến 17 kgf/ cm2 dừng máy nén báo hỏng Muốn Reset cho máy nén chạy lại giá trị áp suất phải nhỏ 17 kgf/ cm2 - 0,7 kgf/ cm2 = 16,3 kgf/ cm2 MẠCH BẢO VỆ THẤP ÁP: (LOW PRESSURE SWICH) AX LPS AX AX Reset AX MN Báo hỏng Có thể lắp đặt trực tiếp gián tiếp phần sơ đồ giống sơ đồ bên Rơle áp suất cao Ngoài ta thường gặp loại Rơle áp suất thấp Reset * Thêm Reset cho LPS khơng có nút Reset MN: contactơ máy nén Ax: rơle trung gian Khi khơng có cố tức áp suất Po lớn LP đặt Do mạch Ax khơng có điện mạch tiếp điểm Ax đóng → máy nén hoạt động, tiếp điểm Ax mở → khơng báo hỏng Khi có cố Po < LP - Ở Ax có điện đóng tiếp điểm Ax trì - Ở Ax mở máy nén ngừng hoạt động - Ở Ax đóng báo hỏng 115 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp Sau máy nén dừng Po tăng > LP  LPS mở Tuy nhiên Ax không điện trì  máy nén dừng  báo hỏng Muốn cho máy nén chạy lại phải ấn reset ngắt trì Ax  Ax điện  máy nén chạy  ngừng báo hỏng MẠCH BẢO VỆ ÁP SUẤT DẦU: (OIL PRESSURE SWICH) Công dụng: Bảo vệ không cho máy nén lâu dài làm việc với áp suất dầu thấp mức cho phép Sơ đồ: Giới thiệu thành phần mạch điện  Mạch trực tiếp L Km/n CAT P Down on OPS L S BÁO HỎNG M KĐMN N  Hoạt động Khi cấp nguồn cho mạch điều khiển dòng điện qua chổ an tồn đến mạch khởi động máy nén máy nén vừa có điện tiếp điểm kmn thường mở đóng điện cho rơ le hiệu áp dầu Do khởi động nên áp lưc dầu khơng đủ tiếp điểm P đóng Cho dòng điện qua điện trở tỏa nhiệt Nếu trước thời gian delay (giả sử 45s) áp lực dầu đủ P mở  điện trở điện ngừng tỏa nhiệt Máy nén hoạt động bình thường có cố áp lực dầu thiếu P đóng lại điện trở có điện tỏa nhiệt, sau 45s mà áp lực dầu thiếu nhiệt lượng điện trở tỏa đủ để lưỡng kim cong chuyển qua tiếp điểm báo hỏng Máy nén dừng tiếp điểm kmn mở Chú ý: Muốn cho máy nén khởi động lại sau khắc phục cố ta phải ấn nút reset rơ le điện áp dầu 116 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp  Mạch gián tiếp: L Km/n P L AX1 CAT M AX1 OPS AX1 KĐMN BÁO HỎNG N MẠCH TỰ ĐỘNG BẢO VỆ NƯỚC GIẢI NHIỆT THIẾT BỊ NGƯNG TỤ: Công dụng: Bảo vệ không cho máy nén làm việc lâu dài (chừng 15”) không đủ áp suất nước giải nhiệt Sơ đồ: B3 WP TIMER WPX1 SC3 TIMER1 WPX Giới thiệu thành phần mạch điện: dùng Timer để chỉnh thời gian τ cho phép làm việc tối đa chưa đủ áp suất nước Nguyên lý làm việc: WPR (Water Pressure Relay) có tiếp điểm: tiếp điểm thường đóng TĐ, thường hở TH; ta sử dụng thường đóng (Normal Close) Khi p w đạt đến trị quy định WPR chuyển nhóm cơng tắc Khi cho bơm B làm việc tiếp điểm B3 đóng lại, p w chưa đạt trị số nên tiếp điểm WP đóng, Timer có điện bắt đầu đếm thời gian Lúc Timer1 mở WPX khơng có điện  Nếu chưa đến thời gian τ cho phép mà pw đạt trị số WP mở Timer điện  Nếu đến thời gian τ cho phép mà pw chưa vượt qua đạt trị số WP đóng, Timer chuyển nhóm cơng tắc làm Timer1 đóng lại, cấp điện cho WPX, WPX đóng mạch tự giữ WPX1 cấp điện cho mạch bảo vệ cố, cắt điện mạch điều khiển máy nén 117 Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp  Nếu máy nén làm việc bình thường mà p w hạ xuống thấp quy định WP đóng lại, cấp điện cho Timer Quá trình xẩy MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG LẠNH CHO KHO BẢO QUẢN ĐÔNG, XẢ TUYẾT BẰNG GAS NÓNG Nguyên lý hoạt động: - Ở chế độ chạy lạnh: • Khi ta nhấn nút ON Ax1 có điện đóng điện trì đồng thời cấp nguồn cho mạch điều khiển từ đồng hồ xả đá trở sau • Ở chế độ chạy lạnh Ax2 có điện đóng tiếp điểm Ax2 mở mạch dàn lạnh Nếu nhiệt độ phòng u cầu đóng lại Ax4 có điện đóng tiếp điểm Ax4 cho van điện từ cấp lỏng, Ax2 cho 52F, 52P, nhiên 52P, 52F chưa hoạt động Ax5 chưa có điện Sau thời gian áp suất thấp đóng lại Ax5 có điện đóng tiếp điểm Ax5 cho 52F chạy, 52P chạy 52C chạy 52C đóng điện cho van điện từ by-pass đồng thời sau thời gian 10s KT ngắt điện ngừng giảm tải by-pass • Giả sử nhiệt độ phòng đủ Thermostat23R mở ra, Ax4 điện dẫn đến mở tiếp điểm Ax4 qua van điện từ cấp lỏng → ngừng cấp lỏng, mở tiếp điểm Ax4 ngắt điện 52F 52P lúc Ax5 có điện 52C trì Ax4, máy nén chạy sau thời gian áp suất thấp tác động, ngắt điện Ax5, Ax5 điện mở tiếp điểm dừng máy nén - Xả đá: • Ở chế độ xả đá Ax2 điện, Ax3 có điện tiếp điểm chuyển từ vị trí chạy lạnh qua xả đá • Ax2 điện → ngắt điện Ax4 Ax4 điện, ngặt điện qua van điện từ 52F, 52P • Ax3 có điện đóng điện cho SV1 cấp gas nóng vào dàn lạnh xả đá Do có nóng vào dàn lạnh nên áp suất thấp khơng mở máy nén chạy thời gian xả đá Hết thời gian xả đá Ax2 có điện, Ax3 điện trở vị trí chạy lạnh bình thường * Chú ý: Thời gian chạy lạnh thường từ ÷ Thời gian xả tuyết thường từ 20 ÷ 40 phút Nếu muốn bảo vệ nhiệt độ xả đá mắc nối tiếp với SV1 cảm biến dạng lưỡng kim với nhiệt độ rừ ÷ 5oC - Gặp cố: Khi có cố tiếp điểm chuyển qua mạch báo hỏng báo hiệu, đồng thời Ax5 điện dẫn đến ngừng bơm, quạt, máy nén 118 Sưở i dầu 119 N C H O N F Ax O F F L C Điề u ển Xả đá Ax Ax T Ax A x1 C A u t oO SV Ax Dàn lạn h Cooli ng Towe r 49 P Má y nén Ax2 SV R A x4 Ax 49 C Ax Ax4 O Ax4 PS 51 P HP S Ax Ax5 52 Ax3 FF M an Ax 2F 2P 49 F Ax5 51 5 K 2F C L P SW P S C KC T S V Báo hiệu Báo hỏng Ax K T O N 5 C B Z O FF Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp LP Ax S H PS 120 B A F CH O N Ax 6T F O F F 49 F2 Ax 49 49 F1 C 52 CF 51 1F 51 C P O N T F C A x1 OP S 26 F A RL O FF BZ 5D CO U n p H R Xả S đá V Ch un T g Lạn h A x2 52 F1 T2 T2 F Ax C T1 Ax MẠCH ĐIỀU KHIỂN KHOA BẢO QUẢN ĐÔNG XẢ TUYẾT BẰNG ĐIỆN TRỞ: Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Cơng Nghiệp Giáo trình kỹ thuật lạnh dùng cho sinh viên ngành Điện Công Nghiệp Nguyên lý hoạt động: - Khi đóng CB điện trở sưởi dầu có điện điện trở sưởi dầu điện máy nén chạy Nhấn nút ON, Ax1 có điện trì đồng thời cấp nguồn cho mạch điều khiển hệ thống - Khi khơng có cố dòng điện đến điểm A cấp nguồn cho đồng hồ xả đá nhiệt độ phòng đóng lại (23R) van điện từ cấp lỏng có điện sau thời gian rơle áp suất thấp đóng lại Ax2 mạch bảo vệ có điện, cấp điện cho quạt dàn nóng chạy (52F1 ) đồng thời thời gian T1, T2 có điện đếm thời gian sau 5s đóng tiếp điểm thường mở đóng chậm cho máy nén hoạt động (52C) Sau ÷ 10 phút cho quạt dàn lạnh hoạt động Khi nhiệt độ phòng đủ 23R mở van điện từ điện ngừng cấp lỏng quạt lạnh, quạt nóng, máy nén chạy sau thời gian áp suất thấp mở Ax điện quạt nóng quạt lạnh, máy nén dừng - Xả đá: Khi thời gian chạy lạnh (4 ÷ giờ) (đồng hồ xả đá chuyển qua chế độ xả đá 52H chưa có điện máy nén chạy hút kiệt sau thời gian áp suất thấp mở ra, Ax2 điện → máy nén, quạt nóng, quạt lạnh dừng → 52C thường đóng mạch xả đá đóng lại 52H có điện Sau thời gian từ 30 ÷ 45 phút tiếp điểm chuyển qua chế độ chạy lạnh Nếu chưa hết thời gian xả đá mà dàn lạnh xả đá xong nhiệt độ tăng lên 23D đóng lại làm P có điện đưa tiếp điểm chạy lạnh) Sau thời gian áp suất thấp đóng lại Ax2 có điện, … - Sự cố: Khi có cố mạch báo hỏng có điện làm đèn sáng, chng reo đồng thời điểm A điện dẫn đến mạch điều khiển từ xả đá đến máy nén điện dẫn đến đồng hồ xả đá điện, van điện từ điện, quạt nóng quạt lạnh máy nén điện Riêng rơle áp lưu dầu (OPS) máy nén chạy (52C đóng lại) bắt đầu đếm thời gian thiếu dầu (tất thiết bị bảo vệ, OPS, 51C, 51…, HPS) có nút RESET thiết bị 121 ... cấp) e Theo cách bố trí, xếp xilanh – Máy nén có xilanh nằm ngang – Máy nén có xilanh thẳng đứng – Máy nén có xilanh chữ V, W……… f Theo cách chuyển động gas qua xilanh 30 Giáo trình kỹ thuật lạnh... chuyển động khơng đổi hướng xilanh Máy nén khơng trựclưu ( Ngược dòng): Là MN có dòng bị đổi hướng xilanh g Theo số xilanh – Máy nén có xilanh – Máy nén có nhiều xilanh h Theo độ kín khả tháo ráp... viên ngành Điện Cơng Nghiệp B.BÀI TẬP : Bài 1: Khí O2 điều kiện nhiệt độ t oC; áp suất dư p bar.Biết áp suất khí bar Thể tích riêng (lít/kg) ? µ= t= pd= B= 32 50 100 Bài 2: 1kg không khí có p1 (bar),