Giáo trình Kỹ thuật lạnh - Lê Xuân Hòa

159 trang hapham 330

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Kỹ thuật lạnh - Lê Xuân Hòa", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_ky_thuat_lanh_le_xuan_hoa.pdf

Nội dung text: Giáo trình Kỹ thuật lạnh - Lê Xuân Hòa

Giáo trình KỸ THUẬT LẠNH LÊ XUÂN HỊA TP. HỒ CHÍ MINH 2007
Truong DH SPKT TP. HCM Giáo trình KỸ THUẬTBan quyen © Truong DH Su phamLẠNH Ky thuat TP. HCM LÊ XUÂN HỊA TP. HỒ CHÍ MINH 2007 Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh CHƯƠNG I CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG CỦA MÁY LẠNH. 1.1 MỞ ĐẦU. Từ xa xưa lồi người đã biết sử dụng lạnh trong đời sống: để làm nguội một vật nĩng người ta đưa nĩ tiếp xúc với vật lạnh. Ở những nơi mùa đơng cĩ băng tuyết thì vào mùa đơng người ta sản xuất nước đá cây ngồi trời, sau đĩ đưa nước đá cây vào hầm tích trữ lại, vào mùa hè người ta sử dụng lượng lạnh do nước đá cây nhả ra để bảo quản rau quả, thịt cá thu hoạch được để dành cho mùa đơng. Ở thế kỷ 17 nhà vật lý người Anh là Bơi và nhà vật lý người Đức là Gerike đã phát hiện: ở áp suất chân khơng nhiệt độ bay hơi của nước thấp hơn ở áp suất khí quyển. Trên cơ sở này năm 1810 nhà bác học người Anh đã chế tạo ra máy lạnh sản xuất nước đá. Năm 1834 bác sỹ Perkin người Anh đã đưa máy lạnh dùng mơi chất êtylen C2H2 vào ứng dụng. Khi một nhà bác học ở viện hàn lâm Pháp trình bày phương pháp bảo quản thịt bằng làm lạnh thì cơng nghệ lạnh mới thực sự phát triển. Các mơi chất lạnh ban đầu được sử dụng là khơng khí, êtylen C2H2, ơxit cacbon CO2, ơxít sulfuric SO2, peơxit nitơ NO2 Về sau mơi chất lạnh tìm được là amoniac NH3. Những năm 30  40 của thế kỷ 20 người ta tìm ra các freon, là các dẫn xuất từ dãy hydro cacbon no. Năm 1862 máy lạnh hấp thụ ra đời. Năm 1874 kỹ sư Linde người Đức chế tạo ra máy nén lạnh đầu tiên tương đối hồn chỉnh. Sang thế kỷ 20 các cơ sở nhiệt động của máy lạnh đã tương đối hồn thiện. Máy lạnh hiệu ứng Peltie, hiệu ứng từ trường ra đời. Cơng cuộc chạy đua làm lạnh về 0 K vẫn tiếp diễn. Kỹ thuật lạnh được ứngBan dụng quyen trong © Truongnhiều ngành: DH Su pham Ky thuat TP. HCM 1. Trong cơng nghiệp thực phẩm: bảo quản thịt, cá, rau, quả; trong sản xuất sữa, bia, nước ngọt, đồ hộp Nước đá dùng rộng rãi trong ăn uống, bảo quản sơ bộ cá đánh bắt ở biển. 2. Trong cơng nghiệp: ngành luyện kim hĩa lỏng khơng khí thu ơxy cấp cho các lị luyện gang (36  38% ơxy), lị luyện thép và hàn cắt kim loại (tới 96  99% ơxy); hĩa lỏng rồi chưng cất khơng khí thu các đơn chất - khí trơ He, Kr, Ne, Xe - để nạp vào bĩng đèn điện. Sử dụng lạnh cryo trong siêu dẫn. 3. Trong nơng nghiệp: hĩa lỏng khơng khí thu nitơ làm phân đạm. 4. Trong y tế: dùng lạnh bảo quản thuốc men, máu; dùng nitơ lỏng bảo quản các phơi, dùng lạnh trong mổ xẻ để giảm bớt chảy máu. 5. Trong quốc phịng: dùng ơxy lỏng cho tên lửa, tàu vũ trụ. Trước khi tên lửa khai hỏa người ta cho ơxy lỏng cĩ nhiệt độ dạng khí -180oC ra khỏi bình chứa nên ta thấy phần ống phĩng ở đuơi cĩ băng và hơi nước ngưng tụ mù mịt, sau ít giây mới thấy lửa phụt ra, khi tên lửa bay phần đuơi vẫn đĩng băng. 6. Điều hịa khơng khí cho nhà ở, nhà cơng cộng, các xí nghiệp cơng nghiệp, các phương tiện giao thơng. Ngày nay người ta đã chế tạo được nhiều loại máy nén khác nhau cĩ cơng suất lạnh cho 1 máy nén tới 1000MCal/h với mơtơ điện tới 400kW. 1.2 CHU TRÌNH NGƯỢC CARNOT (1796- 1832). 1.2.1 Định nghĩa: chu trình ngược Carnot là chu trình ngược được thực hiện bởi 2 quá trình đẳng nhiệt và 2 quá trình đẳng entropy. Chu trình ngược Carnot là chu trình ngược lý tưởng, mọi quá trình là thuận nghịch, nhiệt Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh lượng qo được lấy ở nguồn lạnh cĩ nhiệt độ to, nhiệt lượng qk nhả ra cho nguồn nĩng cĩ nhiệt độ tk, để thực hiện chu trình ta tốn 1 cơng l 1.2.2 Sơ đồ, đồ thị, chu trình lý thuyết. Hình 1.1: Máy lạnh 1 cấp dùng mơi chất là khơng khí. 1-2: quá trình nén đẳng entropy ở máy nén; 2-3: quá trình nhả nhiệt đẳng nhiệt ở nguồn nĩng; 3-4: quá trình dãn nở đẳng entropy ở máy dãn nở; 4-1: quá trình nhận nhiệt đẳng nhiệt ở nguồn lạnh. 1.2.3 Tính tốn chu trình. 1) Cơng cấp cho máy nén: lmn = h2 – h1; 2) Cơng cấp cho máy dãn nở: ldn = h3 – h4; 3) Cơng cấp cho chu trình: lct = lmn – ldn = dt(12341) = (s1 - s4).(Tk - To); dt – diện tích (Trên đồ thị T-s). Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 4) Nhiệt lượng nhận được ở nguồn lạnh: qo = dt(s114s4s1) = (s1 - s4).To; dt – diện tích (Trên đồ thị T-s). 5) Nhiệt lượng nhả ra ở nguồn nĩng: qk = dt(s123s4s1) = (s1 - s4).Tk; dt – diện tích (Trên đồ thị T-s). q T 1 6) Hệ số làm lạnh :  o o . l TT T k o o 1 Tk Ý nghĩa hệ số làm lạnh : khi l = 1 ta cĩ  = qo. Vậy hệ số làm lạnh  cho biết lượng lạnh thu được là bao nhiêu khi tiêu tốn một đơn vị cơng. 1.2.4 Nhận xét, kết luận. 1) Khi cĩ cùng dải nhiệt độ Tk, To thì chu trình Carnot cĩ hệ số làm lạnh  lớn nhất. 2) Trong thực tế các quá trình trao đổi nhiệt đẳng nhiệt với nhiệt độ mơi chất bằng nhiệt độ nguồn nhiệt là khơng thực hiện được. Muốn trao đổi nhiệt cho nhau nhiệt độ mơi chất phải khác nhiệt độ nguồn nhiệt. Ở chu trình thực tế các quá trình nhận nhiệt là đẳng áp (đẳng nhiệt nếu ở vùng 2 pha hơi bão hịa ẩm). Các quá trình thực tế đều khơng thuận nghịch, do đĩ làm giảm hệ số làm lạnh  . 1.3 PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH NHÂN TẠO. Phân chia dải nhiệt độ: - Lạnh đơng: To 120 K; - Lạnh cryo: To 120 K; Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Các phương pháp làm lạnh nhân tạo: 1) Làm lạnh bằng hiệu ứng tiết lưu (Làm lạnh bằng hiệu ứng dãn nở đoạn nhiệt khơng sinh ngoại cơng). 2) Làm lạnh bằng hiệu ứng dãn nở đoạn nhiệt, sinh ngoại cơng. 3) Làm lạnh bằng hiệu ứng hấp thụ. 4) Làm lạnh bằng hiệu ứng dịng lưu động qua ống (ejector, ống xốy). 5) Làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện. 6) Làm lạnh bằng hiệu ứng từ trường. Trong 6 phương pháp làm lạnh nhân tạo kể trên thì phương pháp 1 và 2 là thơng dụng nhất. Đối với lạnh đơng thì chỉ dùng phương pháp 1; với lạnh cryo sử dụng cả 1 và 2. 1.4 LÀM LẠNH NHỜ HIỆU ỨNG TIẾT LƯU. 1.4.1 Định nghĩa: quá trình tiết lưu là quá trình giảm áp suất do ma sát mà khơng sinh ngoại cơng khi mơi chất chuyển động qua những chỗ cĩ trở lực cục bộ đột ngột. Ví dụ: mơi chất chuyển động qua nghẽn van tiết lưu. 1.4.2 Quá trình tiết lưu. Thơng thường mơi chất đi qua các nghẽn với vận tốc rất lớn (15  20 m/s); chiều dài của nghẽn khơng lớn (chừng 20mm). Do đĩ nhiệt lượng do ma sát sinh ra coi như khơng kịp truyền ra mơi trường xung quanh. Thực tế nhiệt do ma sát sinh ra khơng đáng kể. Do đĩ quá trình trao đổi nhiệt giữa mơi chất và mơi trường xung quanh được bỏ qua.Vậy quá trình tiết lưu được xem là quá trình dãn nở đoạn nhiệt khơng sinh ngoại cơng. Phương trình vi phân Bancủa địnhquyen luật © Truong 1 nhiệt DH động Su phamhọc cho Ky dịngthuat khíTP. vàHCM lỏng được viết như sau: dq dh wdw gdz dl dl ; kt ms động năng thế năng công kỹ thuật công ma sát Hình 1.2: Hiệu ứng tiết luu - quá trình tiết lưu là đoạn nhiệt nên: dq = 0. - ma sát khơng đáng kể và nhiệt lượng do ma sát sinh ra mang theo mơi chất hồn tồn nên: dlms = 0. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh - do chiều dài tiết lưu khơng đáng kể nên dz=0. w2 w 2 Ta cĩ: d h 0 h const. 2 2 - Ta lấy tiết diện I-I và II-II (Hình 1.2) khá xa nghẽn tiết lưu sao cho dịng chảy chiếm tồn bộ tiết diện ống. Thơng thường tiết diện trước I-I và sau tiết lưu II-II là như nhau nên thực tế cĩ w1  w2. Khi tiết diện I-I và II-II bằng nhau ta cĩ: w1 = w2, h1 = h2 hay h = const. Kết luận: quá trình tiết lưu là quá trình dãn nở đoạn nhiệt đẳng enthalpy. Lưu ý: 1) Ta viết h = const chỉ đúng cho các tiết diện ở xa nghẽn, cịn ở vị trí gần nghẽn thì w2 h const. 2 w2 w2 2) Đối với khí lý tưởng h = cp.T nên h c T const ; do đĩ nhiệt độ sau tiết lưu 2 p 2 khi w1 = w2 là khơng đổi: T1 = T2. 1.4.3 Hiệu ứng Joule-Thompson: Đối với các chất lỏng và khí thực khi đi qua tiết lưu nhiệt độ mơi chất sau tiết lưu cĩ thể giảm, khơng đổi hoặc tăng. Đánh giá sự biến đổi nhiệt độ nhờ hiệu ứng Joule-Thompson. 1.4.3.1 Định nghĩa: hiệu ứng vi phân Joule-Thompson là tỷ số giữa độ biến thiên nhiệt độ với độ biến thiên áp suất trong quá trình tiết lưu. dT ; Chỉ số h cĩ nghĩa quá trình cĩ h = const. h dp 1.4.3.2 Cơng thức tính: Từ Bangiáo quyentrình nhiệt © Truong động DH ta cĩ:Su pham Ky thuat TP. HCM v T v dT T p h  dp cp v Ta cĩ: dp 0. Do đĩ dấu của h phụ thuộc vào biểu thức T v . T p Hình1.3: Đường chuyển biến. v dT Khi T v 0 h 0 dT < 0 nhiệt độ sau tiết lưu giảm; T p dp Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh v dT Khi T v 0 h 0 dT = 0 nhiệt độ sau tiết lưu khơng đổi; T p dp v dT Khi T v 0 h 0 dT > 0 nhiệt độ sau tiết lưu tăng. T p dp Trạng thái khí thực khi tiết lưu cĩ h = 0 được gọi là trạng thái chuyển biến, nhiệt độ tương ứng được gọi là nhiệt độ chuyển biến. Các điểm trạng thái chuyển biến tạo thành đường chuyển biến (Hình 1.3). Hiệu ứng Joule-Thompson được xác định theo cơng thức sau: p2 T T dp  2 1 h p1 Thơng thường các khí thực cĩ nhiệt độ chuyển biến Tcb ở áp suất mơi trường khá cao Tcb > 800K, trừ 2 chất là H2 cĩ Tcb = 200K và He cĩ Tcb = 30K. Do đĩ đối với các máy lạnh thực tế ở giải nhiệt độ và áp suất cơng tác -100  310oC; 0,1  20kgf/cm2 thì nhiệt độ sau tiết lưu luơn luơn giảm. 1.5 LÀM LẠNH NHỜ HIỆU ỨNG DÃN NỞ ĐOẠN NHIỆT SINH NGOẠI CƠNG. 1.5.1 Định nghĩa: quá trình dãn nở đoạn nhiệt sinh ngoại cơng là quá trình dãn nở thuận nghịch đẳng entropy của các chất từ áp suất cao xuống áp suất thấp. Phương trình: ds = 0. 1.5.2 Hiệu ứng dãn nở đoạn nhiệt đẳng entropy: Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 1.5.2.1 Định nghĩa: hiệu ứng dãn nở đoạn nhiệt đẳng entropy vi phân là tỷ số giữa độ biến thiên nhiệt độ với độ biến thiên áp suất. Hình 1.4: Quá trình dãn nở đoạn nhiệt. dT p2 T T .dp s dp 2 1 s s p1 1.5.2.2 Cơng thức tính: từ giáo trình nhiệt động ta cĩ: v T dT T p s 0  dp s cp Do đĩ khi dãn nở đoạn nhiệt nhiệt độ luơn luơn giảm. v 1.5.2.3 So sánh với hiệu ứng vi phân tiết lưu: s h .0 c p Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Do đĩ khi cĩ cùng dải áp suất p = p1 - p2 và cùng các thơng số trạng thái ban đầu thì nhiệt độ của mơi chất sau khi dãn nở đẳng entropy nhỏ hơn nhiệt độ cuối của tiết lưu: T2s≤T2h. Dấu bằng xảy ra khi cp = ở vùng 2 pha. 1.5.3 Ưu nhược điểm của tiết lưu và dãn nở sinh ngoại cơng. * Tiết lưu: Ưu: thiết bị là van tiết lưu gọn nhẹ, dễ chế tạo, rẻ tiền, dễ vận hành, dễ sửa chữa, dễ thay thế, độ tin cậy làm việc cao. Nhược: hiệu ứng Th Ts. * Dãn nở sinh ngoại cơng: Ưu: hiệu ứng Th Ts. Nhược: thiết bị là máy dãn nở nặng nề, cồng kềnh, khĩ chế tạo, đắt tiền, vận hành phức tạp dễ hỏng, khĩ sửa chữa, thay thế tốn kém, vận hành cần thường xuyên theo dõi. 1.5.4 Nhận xét: các quá trình dãn nở thực đều khơng thuận nghịch: s = s2t - s1 > 0. Đánh giá hiệu suất máy dãn nở bằng tỷ số: s s  1 2t ; t - thực . s1 s 2 Ngày nay các máy dãn nở khơng khí đạt tới  82%. Ở lạnh đơng chỉ dùng van tiết lưu, ở lạnh cryo dùng máy dãn nở để khởi động hệ thống và bù tổn thất nhiệt ra mơi trường xung quanh hoặc lấy sản phẩm dạng lỏng, khi làm việc ổn định thì phần lớn mơi chất lưu chuyển trong hệ thống đi qua van tiết lưu. 1.6 LÀM LẠNH NHỜ HIỆU ỨNG XỐY. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Mơi chất lạnh sử dụng trong hiệu ứng xốy là các chất khí cĩ áp suất cao, nhiệt độ ứng với mơi trường xung quanh. Thơng thường là khơng khí nén dư thừa ở các xí nghiệp cơng nghiệp như luyện kim. Phần nghiên cứu lý thuyết về hiệu ứng xốy vẫn cịn tiếp tục. 1.6.1 Sơ đồ, đồ thị T-s. Thơng số trạng thái các điểm nút (Hình 1.5): Điểm 1: thơng số trạng thái ban đầu p = pk; T = Tmtxq Điểm 2x: thơng số trạng thái khơng khí lạnh ra khỏi ống; Điểm 3; thơng số trạng thái khơng khí nĩng ra khỏi ống; Điểm 4: thơng số trạng thái khơng khí đi vào máy nén khí. Hình 1.5: Ống xốy. I - vách chắn; II - ống phun tiếp tuyến; III - ống xốy; IV-van tiết lưu. 1.6.2 Nguyên lý làm việc: Chu trình được thực hiện bằng các quá trình 1-3 và1-2x trong ống xốy, quá trình giả định nhận nhiệt đẳng áp 2x-4 ở phụ tải lạnh, quá trình giả định nhả nhiệt đẳng áp 3-4 ra mơi trường Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh xung quanh, quá trình nén đoạn nhiệt 4-5 ở máy nén khí, quá trình làm mát đẳng áp 5-1. Dịng khí cao áp với thơng số trạng thái 1 theo ống phun II đi vào ống xốy III theo phương tiếp tuyến, tạo thành chuyển động xoay quanh mặt trong của ống III; bị vách chắn I chắn lại nên dịng xốy đi về cửa van tiết lưu IV. Tại nghẽn van tiết lưu IV lớp xốy tâm ống bị van tiết lưu IV chắn đi ngược trở về khe hở ở tâm vách chắn I về đầu lạnh với thơng số trạng thái 2x, lớp khơng khí xốy sát thành ống đi qua khe hở giữa van tiết lưu IV và ống III đi về phía đầu nĩng với thơng số trạng thái 3. Trong khoảng khơng gian từ vách chắn I đến van tiết lưu IV xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa hai dịng khơng khí xốy đi ngược chiều nhau: xảy ra quá trình trao đổi nhiệt từ dịng trung tâm truyền ra dịng sát vách ống do chúng cĩ động năng khác nhau, do đĩ ta cĩ T3 > T1 > T2x. 1.6.3 Hiệu ứng xốy. Ta đánh giá hiệu ứng xốy theo các tỷ số sau: T2x Tỷ số làm lạnh l . T1 T3 Tỷ số đốt nĩng n . T1 Tx T1 T 2x Hiệu suất  . Ts TT1 2s 1.6.4 Ưu nhược điểm. Ưu: Gọn nhẹ, bền, dễ chế tạo, dễ sử dụng. Đạt độ lạnh cần thiết nhanh. Nhược: Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM q oh 4 h 2x Độ hồn thiện nhiệt động thấp  vài % l h5 h 4 Do đĩ làm lạnh bằng hiệu ứng ống xốy chỉ thực hiện được ở những nơi cĩ khơng khí nén dư thừa bỏ đi. 1.7 LÀM LẠNH NHỜ HIỆU ỨNG NHIỆT ĐIỆN. 1.7.1 Hiệu ứng Zeebec. Hình 1.6:Hiệu ứng Zeebec 1. Các tấm đồng. 2. Các thanh bán dẫn cĩ bản chất khác nhau Năm 1821 nhà vật lý Zeebec người Đức phát hiện ra hiện tượng sau: cho 1 mạch điện tạo thành từ 2 thanh bán dẫn cĩ bản chất khác nhau (Hình 1.6), hiệu điện thế E sẽ xuất hiện nếu các Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh cặp đầu nối được nhúng vào các mơi trường cĩ nhiệt độ khác nhau. Hiệu điện thế ở dạng vi phân được viết như sau: dE = .dT với là hệ số tỷ lệ; [ ]=mV/K. Thơng thường phụ thuộc vào nhiệt độ, để đơn giản ta xem =const. E = . T = .(T1 - T2). Nếu đổi đầu cặp nhiệt thì chiều của hiệu điện thế sẽ ngược lại. 1.7.2 Hiệu ứng Peltier: Hình 1.7:Hiệu ứng Pentier 1. Các tấm đồng. 2. Các thanh bán dẫn cĩ bản chất khác nhau Năm 1834 nhà vật lý Pentier người Pháp phát hiện ra hiệu ứng vật lý mang tên ơng. Hiệu ứng Pentier được phát biểu như sau: nếu cho dịng điện chạy qua một mạch điện được cấu tạo từ 2 chất dẫn điện khác nhau (Hình 1.7) thì 1 đầu sẽ nĩng lên và nhả nhiệt, đầu cịn lại lạnh đi và thu nhiệt. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Nếu cho dịng điện chạy ngược lại thì đầu nhả nhiệt sẽ trở thành thu nhiệt, đầu thu nhiệt sẽ trở thành nhả nhiệt. Nhiệt lượng nhả ra hay nhận vào ở mỗi đầu theo hiệu ứng Pentier được tính theo cơng thức sau: Q=.I; với  là hệ số Pentier, = .T. p Nhiệt lượng tỏa ra ở đầu nĩng: QTI1 1  ; p Nhiệt lượng thu được ở đầu lạnh: QTI2 2  ; Hình 1.8: Các dịng nhiệt. Do các thanh dẫn cĩ điện trở và hiệu điện thế theo hiệu ứng Zeebec E = .(T1 - T2) nên cĩ nhiệt lượng tỏa ra theo định luật tính cơng của dịng điện Jun-Lensơ, ký hiệu là Qj. Thơng thường Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 1 các thanh dẫn điện cĩ thể coi cĩ độ dẫn điện như nhau. Do đĩ cĩ thể coi  Q tỏa ra ở mỗi đầu 2 j (Hình 1.8). Do cĩ độ chênh nhiệt độ T = T1 - T2 nên cĩ sự dẫn nhiệt từ đầu nĩng về đầu lạnh, ký hiệu Q. 1 Nhiệt lượng tỏa ra ở đầu nĩng: QQQ p Q; 1 1  2 j 1 Nhiệt lượng thu được ở đầu lạnh: QQQ p Q; 2 2  2 j Cơng cĩ ích cấp cho mạch: p p LQQQQQTTIQ.ct 1 2 1 2 j  1 2  j Điện năng cấp cho chu trình: L = E.I. Qp Hiệu suất của chu trình:  2 1  2%. t L Nhận xét: - Ưu: Thiết bị khơng cĩ các bộ phận chuyển động cơ khí nên khơng ồn, thời gian sử dụng lớn. Do khơng cĩ mơi chất nên khơng sợ rị rỉ, khơng phải tính sức bền các chi tiết. - Nhược: Đắt tiền do dùng chất bán dẫn, hiệu suất t thấp nên khơng kinh tế. 1.8 LÀM LẠNH NHỜ HIỆUBan quyenỨNG HẤP© Truong THỤ. DH Su pham Ky thuat TP. HCM Phương pháp làm lạnh bằng hấp thụ được thực hiện nhờ các phản ứng hĩa nhiệt liên tiếp nhau của mơi chất làm lạnh và chất hấp thụ khi ở cùng áp suất và nhiệt độ. Các chất thơng dụng là H2O-NH3; LiBr-H2O. Chúng ta sẽ xem xét kỹ ở phần máy lạnh hấp thụ. Thu vien DH SPKT TP. HCM -
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh CHƯƠNG 2: MƠI CHẤT LÀM LẠNH, MƠI CHẤT TẢI LẠNH, DẦU BƠI TRƠN. 2.1 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI MƠI CHẤT LÀM LẠNH. (17 yêu cầu) 2.1.1 Các yêu cầu về nhiệt động. 1) Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyển phải thấp: tránh cho thiết bị bay hơi khỏi phải làm việc với áp suất chân khơng. 2) Ở nhiệt độ mơi trường áp suất ngưng tụ phải thấp, song phải cao hơn áp suất khí quyển: giảm chiều dày các thiết bị, đường ống trong hệ thống lạnh. 3) Nhiệt độ tới hạn phải cao: tăng dải làm việc cho máy lạnh. 4) Nhiệt độ điểm 3 pha phải thấp: tăng dải làm việc cho máy lạnh. 5) Nhiệt ẩn hĩa hơi lớn: lượng mơi chất tuần hồn trong hệ thống nhỏ. 6) Nhiệt dung riêng đẳng áp phải lớn: các đường đẳng áp càng nằm ngang thì chu trình càng gần về chu trình ngược Carnot. 7) Độ nhớt vừa phải: độ nhớt lớn làm tăng cơng tiêu tốn vơ ích cho ma sát, độ nhớt nhỏ thì mơi chất dễ rị rỉ qua khe hở. 2.1.2 Các yêu cầu về hĩa học. 8) Khơng gây cháy. 9) Khơng gây nổ. 10) Khơng phản ứng với dầu bơi trơn. 11) Khơng phản ứng hĩa học, khơng ăn mịn kim loại của máy mĩc, đường ống hệ thống lạnh. 12) Hịa tan được nước: để Bantránh quyen gây tắc © Truong van tiết DH lưu Su khi pham mơi chấtKy thuat cĩ lẫn TP. nước. HCM 13) Khi rị rỉ dễ phát hiện (bằng mùi, màu, các chỉ thị, độ dẫn điện). 14) Khi rị rỉ khơng làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh. 2.1.3 Các yêu cầu về sinh lý. 15) Khơng độc hại. 2.1.4 Các yêu cầu về kinh tế. 16) Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo. 2.1.5 Các yêu cầu về mơi trường. 17) Khơng gây ơ nhiễm mơi trường. Trong thực tế khơng cĩ mơi chất nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu kể trên. Vì vậy khi chọn mơi chất phải dựa vaị các yêu cầu thực tế quan trọng nhất, bỏ qua các yêu cầu cịn lại. Ngày nay các mơi chất thơng dụng nhất là amơniăc NH3 và các freon. 2.2 CÁC TÍNH CHẤT CỦA AMƠNIĂC (NH3 - R717): Amơniăc là mơi chất cĩ độ hồn thiện nhiệt động cao nhất so với tất cả các mơi chất được sử dụng trong kỹ thuật lạnh: trong cùng điều kiện làm việc thì NH3 cĩ hệ số làm lạnh  cao nhất. Do đĩ NH3 được sử dụng rộng rãi trong máy nén lạnh 1 và 2 cấp. 2.2.1 Các tính chất về nhiệt động. 1) Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyển thấp: p = 1 kgf/cm2; t = -33,4oC. 2) Ở nhiệt độ mơi trường áp suất ngưng tụ vừa phải: t = 40oC; p = 16 at. o 3) Nhiệt độ tới hạn tương đối cao: tth = 132,4 C; pth = 115,2 at. Thu vien DH SPKT TP. HCM -10
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh o 4) Nhiệt độ đơng đặc điểm 3 pha thấp: tđđ = -77,7 C. 5) Nhiệt ẩn hĩa hơi lớn, lớn nhất trong các mơi chất lạnh, ví dụ tại -15oC thì r = 1312kJ/kg. 6) Nhiệt dung riêng đẳng áp vừa phải. 7) Độ nhớt vừa phải, lớn hơn độ nhớt của nước. 2.2.2 Các tính chất về hĩa học. 8) Gây cháy ở nồng độ  25% trong khơng khí khi cĩ mồi lửa, ngọn lửa cĩ màu vàng. 9) Gây nổ ở nồng độ  = 16  25% trong khơng khí khi cĩ mồi lửa. 10) Dầu bơi trơn chuyên dụng; khối lượng riêng của dầu cao hơn khối lượng riêng của lỏng amơniăc (Ví dụ tại -15oC lỏng R717 cĩ khối lượng riêng là 658,63kg/m3), khơng hồ tan dầu bơi trơn. 11) Khơng ăn mịn kim loại đen; ăn mịn kim loại màu khi cĩ nước, đặc biệt là nhơm và đồng, ngoại trừ hợp kim đồng cĩ chứa phốt pho và một số hợp kim nhơm đặc biệt. 12) Hịa tan được nước với mọi tỷ lệ, ở cả 3 pha, do đĩ chỉ cĩ thể tách nước ra khỏi amơniăc bằng các biện pháp đặc biệt. 13) Khi rị rỉ dễ phát hiện: cĩ mùi khai đặc biệt. 14) Khi rị rỉ làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh. 2.2.3 Các tính chất về sinh lý. 15) Độc hại bảng 2 (bảng 1 là KCN, SO2, HCl, HF, NO2 ; khơng khí thuộc bảng 6); ở nồng độ 1% trong khơng khí gây ngất sau 1 phút. 2.2.4 Các tính chất về kinh tế. 16) Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo. 2.1.5 Các tính chất về mơi trường. 17) Khơng gây ơ nhiễm mơiBan trường, quyen khi © Truong rị rỉ chỉ DH gây Su phamhại tức Ky thì, thuat về lâuTP. dàiHCM chính là phân đạm cho cây. 2.3 ĐẠI CƯƠNG VỀ MƠI CHẤT LẠNH VÀ FREON. Freon là các sản phẩm hình thành từ dãy hydro carbon no CnH2n+2 bằng cách thay thế các nguyên tử hydro bằng các nguyên tử flo F, clo Cl, brom Br. Mã hĩa các freon như sau: CnHmFpClqBrk R(n-1)(m+1)pBrk (số nguyên tử Cl được tính theo cơng thức: q= (2n+2)-(m+p+k). khi n=1 thì n-1=0 trong ký hiệu người ta bỏ số 0 đi, chỉ cịn R(m+1)pBrk. Ví dụ: mơi chất lạnh CFC R12 CF2Cl2 mơi chất lạnh HCFC R22 CHF2Cl; R142 C2H3F2Cl; mơi chất lạnh HFC R134a C2H2F4. Ký hiệu R4xy là hỗn hợp khơng đồng sơi; ví dụ R404a (R125/R143a/R134a tỷ lệ 44/52/4). Ký hiệu R5xy là hỗn hợp đồng sơi; ví dụ R507 (R125/R143a tỷ lệ 50/50). Ký hiệu R7xy là mơi chất vơ cơ, xy là phân tử lượng của mơi chất; ví dụ NH3 cĩ phân tử lượng là 17 ký hiệu R717, CO2 cĩ phân tử lượng 44 ký hiệu R744 2.4 CÁC TÍNH CHẤT CỦA R12. (CF2Cl2 Diclodiflometan) R12 là mơi chất cĩ độ hồn thiện nhiệt động cao, thua kém NH3 một ít, từng dùng rộng rãi Thu vien DH SPKT TP. HCM -11
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh cho máy lạnh 1 cấp, nay bị hạn chế và tiến tới cấm sử dụng do trong thành phần hĩa học cĩ Cl phá hủy tầng ozon khi rị rỉ. 2.4.1 Các tính chất về nhiệt động. 1) Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyển thấp: p = 1 kgf/cm2; t = -29,8oC. 2) Ở nhiệt độ mơi trường áp suất ngưng tụ vừa phải: t = 40oC; p = 9,5 at. o 3) Nhiệt độ tới hạn tương đối cao: tth = 112,04 C; pth = 41,96 at o 4) Nhiệt độ đơng đặc điểm 3 pha thấp: tđđ = -155 C. 5) Nhiệt ẩn hĩa hơi tương đối lớn, ví dụ tại -15oC thì r = 159.55kJ/kg. 6) Nhiệt dung riêng đẳng áp vừa phải. 7) Độ nhớt rất nhỏ, nhỏ hơn khơng khí nên R12 cĩ thể rị rỉ qua các khe hở mà khơng khí khơng đi qua được, độ nhớt R12 lớn hơn nitơ một chút nên thử kín phải dùng nitơ khơ. 2.4.2 Các tính chất về hĩa học. 8) Khơng gây cháy. 9) Khơng gây nổ; tuy nhiên ở nhiệt độ t > 450oC R12 phân hủy thành các chất cực kỳ độc hại như HCl, HF (độc hại bảng 1). Do đĩ nghiêm cấm các vật cĩ nhiệt độ bề mặt trên 400oC trong phịng máy. 10) Dầu bơi trơn chuyên dụng; khối lượng riêng của dầu nhỏ hơn khối lượng riêng của lỏng R12 (Ví dụ tại -15oC lỏng R12 cĩ khối lượng riêng là 1443,83kg/m3), độ hịa tan dầu bơi trơn phụ thuộc vào nhiệt độ bão hịa của mơi chất R12: ở nhiệt độ t < 45oC hỗn hợp lỏng chia làm 2 lớp, lớp trên là dầu, lớp dưới là hỗn hợp dầu và R12. 11) Khơng ăn mịn kim loại; R12 là mơi chất bền vững về mặt hĩa học. 12) Khơng hịa tan được nước, lượng nước hịa tan tối đa là 0,0006% khối lượng, cho phép làm việc là 0,0004%; do đĩ cĩ thể tách nước ra khỏi R12 bằng các chất hút ẩm thơng dụng. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 13) Khi rị rỉ khĩ phát hiện: R12 khơng màu, cĩ mùi thơm nhẹ, khơng vị. 14) Khi rị rỉ khơng làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh. 2.4.3 Các tính chất về sinh lý. 15) Độc hại bảng 5; ở nồng độ 30% trong khơng khí gây váng vất khĩ thở do thiếu ơxy (Nồng độ thể tích ơxy lúc này trong khơng khí cịn 14%). 2.4.4 Các tính chất về kinh tế. 16) Tương đối rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo. 2.4.5 Các tính chất về mơi trường. 17) Gây ơ nhiễm mơi trường: khi rị rỉ R12 bay dần lên tầng thượng lưu khí quyển, gây hiệu ứng lồng kính, do cĩ thành phần Cl nên R12 phá hoại, làm thủng tầng ozon. 2.5 CÁC TÍNH CHẤT CỦA R22 (CHF2Cl Monoclodiflometan). R22 là mơi chất cĩ độ hồn thiện nhiệt động cao, chỉ xếp sau NH3, từng dùng rộng rãi cho máy lạnh 1 và 2 cấp, nay bị hạn chế và tiến tới cấm sử dụng do trong thành phần hĩa học cĩ Cl phá hủy tầng ozon khi rị rỉ. 2.5.1 Các tính chất về nhiệt động. 1) Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyển thấp: p = 1 kgf/cm2; t = -40,8oC. 2) Ở nhiệt độ mơi trường áp suất ngưng tụ vừa phải: t = 40oC; p = 15 at. o 3) Nhiệt độ tới hạn tương đối cao: tth = 96 C; pth = 50,33 at. o 4) Nhiệt độ đơng đặc điểm 3 pha thấp: tđđ = -160 C. 5) Nhiệt ẩn hĩa hơi tương đối lớn, ví dụ tại -15oC thì r = 217kJ/kg. Thu vien DH SPKT TP. HCM -12
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 6) Nhiệt dung riêng đẳng áp vừa phải. 7) Độ nhớt rất nhỏ, nhỏ hơn khơng khí nên R22 cĩ thể rị rỉ qua các khe hở mà khơng khí khơng đi qua được, độ nhớt R22 lớn hơn nitơ một chút nên thử kín phải dùng nitơ khơ. 2.5.2 Các tính chất về hĩa học. 8) Khơng gây cháy. 9) Khơng gây nổ; tuy nhiên ở nhiệt độ t>450oC R22 phân hủy thành các chất cực kỳ độc hại như HCl, HF (độc hại bảng 1). Do đĩ nghiêm cấm các vật cĩ nhiệt độ bề mặt trên 400oC trong phịng máy. 10) Dầu bơi trơn chuyên dụng; khối lượng riêng của dầu nhỏ hơn khối lượng riêng của lỏng R22 (Ví dụ tại -15oC lỏng R22 cĩ khối lượng riêng là 1335kg/m3), độ hịa tan dầu bơi trơn phụ thuộc vào nhiệt độ bão hịa của mơi chất R22: ở nhiệt độ t<-45oC hỗn hợp lỏng chia làm 2 lớp, lớp trên là dầu, lớp dưới là hỗn hợp dầu và R22. 11) Khơng ăn mịn kim loại; R22 là mơi chất bền vững về mặt hĩa học. 12) Khơng hịa tan được nước, lượng nước hịa tan tối đa là 0,0006% khối lượng, cho phép làm việc là 0,0004%; do đĩ cĩ thể tách nước ra khỏi R22 bằng các chất hút ẩm thơng dụng. 13) Khi rị rỉ khĩ phát hiện: R22 khơng màu, khơng mùi, khơng vị. 14) Khi rị rỉ khơng làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh. 2.5.3 Các tính chất về sinh lý. 15) Độc hại bảng 5; ở nồng độ 30% trong khơng khí gây váng vất khĩ thở do thiếu ơxy (Nồng độ thể tích ơxy lúc này trong khơng khí cịn 14%). 2.5.4 Các tính chất về kinh tế. 16) Tương đối rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo. 2.5.5 Các tính chất về mơi trường. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 17) Gây ơ nhiễm mơi trường: khi rị rỉ R22 bay dần lên tầng thượng lưu khí quyển, gây hiệu ứng lồng kính, do cĩ thành phần Cl nên R22 phá hoại, làm thủng tầng ozon. 2.6 CÁC TÍNH CHẤT CỦA R134a (CH2F-CF3 Tetrafloetan). R134a là mơi chất cĩ độ hồn thiện nhiệt động tương đối cao, thua R12 và R22, là mơi chất lạnh mới, được dùng rộng rãi cho máy lạnh 1 cấp trong điều hịa khơng khí, là mơi chất thân thiện với mơi trường do trong thành phần hĩa học khơng cĩ Cl nên khơng phá hủy tầng ozon khi rị rỉ. Ký tự “a” là ký hiệu mơi chất R134a là một đồng phân của C2H2F4). 2.6.1 Các tính chất về nhiệt động. 1) Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyển thấp: p = 1,013 bar; t = -26,2oC. 2) Ở nhiệt độ mơi trường áp suất ngưng tụ vừa phải: t = 40oC; p = 10,1761 bar. o 3) Nhiệt độ tới hạn tương đối cao: tth = 101,15 C; pth = 40,46 bar. 4) Nhiệt độ đơng đặc điểm 3 pha thấp. 5) Nhiệt ẩn hĩa hơi tương đối lớn, ví dụ r = 269,2 kJ/kg tại -15oC. 6) Nhiệt dung riêng đẳng áp vừa phải. 7) Độ nhớt rất nhỏ, nhỏ hơn khơng khí nên R134a cĩ thể rị rỉ qua các khe hở mà khơng khí khơng đi qua được, độ nhớt R134a lớn hơn nitơ một chút nên thử kín phải dùng nitơ khơ. 2.6.2 Các tính chất về hĩa học. 8) Khơng gây cháy. 9) Khơng gây nổ; tuy nhiên ở nhiệt độ cao R134a phân hủy thành chất cực kỳ độc hại như HF (độc hại bảng 1). Do đĩ nghiêm cấm các vật cĩ nhiệt độ bề mặt cao trong phịng máy. Thu vien DH SPKT TP. HCM -13
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 10) Dầu bơi trơn chuyên dụng; khối lượng riêng của dầu nhỏ hơn khối lượng riêng của lỏng R134a (Ví dụ tại -15oC lỏng R134a cĩ khối lượng riêng là 1428,57kg/m3), độ hịa tan dầu bơi trơn phụ thuộc vào loại dầu, thường dùng dầu polyolester POE, polyalkylenglycol PAG hoặc polygycol PG để cĩ thể hịa tan dầu. 11) Khơng ăn mịn kim loại; R134a là mơi chất bền vững về mặt hĩa học. 12) Khơng hịa tan được nước; do đĩ cĩ thể tách nước ra khỏi R134a bằng các chất hút ẩm thơng dụng. 13) Khi rị rỉ khĩ phát hiện: R134a khơng màu, khơng mùi, khơng vị. 14) Khi rị rỉ khơng làm hỏng các sản phẩm cần bảo quản lạnh. 2.6.3 Các tính chất về sinh lý. 15) Độc hại bảng 5. 2.6.4 Các tính chất về kinh tế. 16) Hiện tại cịn đắt tiền, dễ kiếm. 2.6.5 Các tính chất về mơi trường. 17) Là mơi chất thân thiện với mơi trường. 2.7 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI MƠI CHẤT TẢI LẠNH, PHÂN LOẠI. Trong nhiều trường hợp người ta khơng thể đưa trực tiếp mơi chất lạnh đến vật cần làm lạnh được mà phải truyền lạnh từ mơi chất lạnh đến vật cần làm lạnh gián tiếp thơng qua mơi chất trung gian được gọi là mơi chất tải lạnh. Ví dụ: các bể sản xuất nước đá cây dùng nước muối NaCl, các kho trữ đơng dùng khơng khí làm mơi chất tải lạnh. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 2.7.1 Các yêu cầu về nhiệt động. 1) Nhiệt độ đĩng băng phải thấp. 2) Nhiệt dung riêng phải lớn để giảm lưu lượng và các tổn thất khơng thuận nghịch. 3) Độ nhớt phải bé để giảm tổn thất thủy lực. 2.7.2 Các yêu cầu về hĩa lý. 4) Khơng làm hỏng các sản phẩm cần làm lạnh. 5) Khơng tác dụng hĩa học, khơng ăn mịn kim loại của hệ thống lưu chuyển mơi chất tải lạnh. 6) Bền vững hĩa học trong giải nhiệt độ làm việc. 7) Khơng gây cháy. 8) Khơng gây nổ. 2.7.3 Các yêu cầu về sinh lý. 9) Khơng độc hại. 2.7.4 Các yêu cầu về kinh tế. 10) Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo. 2.7.5 Các yêu cầu về mơi trường. 11) Khơng gây ơ nhiễm mơi trường. 2.7.6 Phân loại. Mơi chất tải lạnh thơng dụng gồm cĩ khơng khí và dãy các chất lỏng. Các chất lỏng được chia làm 4 nhĩm: 1) Nước H2O, dung dịch nước muối NaCl, CaCl2. 2) Dung dịch nước với rượu etylen glycol C2H4(OH)2; propylen glycol C3H6(OH)2 ở các nồng Thu vien DH SPKT TP. HCM -14
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh độ khác nhau. 3) Mơi chất tải lạnh nhiệt độ thấp như R30 (CH2Cl2); R11 (CFCl3); rượu etyl C2H5OH; rượu metyl CH3OH. 4) Mơi chất tải lạnh đặc biệt như các sản phẩm của dầu mỏ, các loại dầu tổng hợp. 2.8 MƠI CHẤT TẢI LẠNH LÀ KHƠNG KHÍ. 2.8.1 Các yêu cầu về nhiệt động. 1) Nhiệt độ hĩa lỏng rất thấp: chừng -200oC ở áp suất khí quyển. 2) Nhiệt dung riêng nhỏ: cp = 1,007kJ/(kg.K) nên lưu lượng tuần hồn lớn. 3) Độ nhớt bé, tổn thất thủy lực nhỏ. 2.8.2 Các yêu cầu về hĩa lý. 4) Khơng làm hỏng các sản phẩm cần làm lạnh. 5) Khơng tác dụng hĩa học, khơng ăn mịn kim loại của hệ thống lưu chuyển mơi chất tải lạnh. 6) Bền vững hĩa học trong giải nhiệt độ làm việc. 7) Khơng gây cháy. 8) Khơng gây nổ. 2.8.3 Các yêu cầu về sinh lý. 9) Khơng độc hại. 2.8.4 Các yêu cầu về kinh tế. 10) Cĩ sẵn mọi nơi. 2.8.5 Các yêu cầu về mơi trường.Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 11) Khơng gây ơ nhiễm mơi trường. 2.9 MƠI CHẤT TẢI LẠNH LÀ NƯỚC MUỐI NACl-H2O. 2.9.1 Các yêu cầu về nhiệt động. Hình 2.1: Nhiệt độ đĩng băng của nước muối NaCl theo nồng độ. 1) Nhiệt độ đĩng băng phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung dịch. Nhiệt độ thấp nhất mà o dung dịch đạt được tđb = -21,2 C, nồng độ dung dịch  = 23,1% (Hình 2.1). 2) Nhiệt dung riêng lớn. 3) Độ nhớt vừa phải. 2.9.2 Các yêu cầu về hĩa lý. 4) Khơng làm hỏng các sản phẩm cần làm lạnh, khi rị rỉ vào sản phẩm chỉ làm mặn sản phẩm. Thu vien DH SPKT TP. HCM -15
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 5) Cĩ tác dụng hĩa học, ăn mịn kim loại của hệ thống lưu chuyển mơi chất tải lạnh. 6) Bền vững hĩa học trong giải nhiệt độ làm việc. 7) Khơng gây cháy. 8) Khơng gây nổ. 2.9.3 Các yêu cầu về sinh lý. 9) Khơng độc hại. 2.9.4 Các yêu cầu về kinh tế. 10) Rẻ tiền, dễ tìm. 2.9.5 Các yêu cầu về mơi trường. 11) Khơng gây ơ nhiễm mơi trường. 2.10 MƠI CHẤT TẢI LẠNH LÀ NƯỚC MUỐI CACl2-H2O. 2.10.1 Các yêu cầu về nhiệt động. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 2.2: Nhiệt độ đĩng băng của nước muối CaCl2 theo nồng độ. 1) Nhiệt độ đĩng băng phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung dịch. Nhiệt độ thấp nhất mà o dung dịch đạt được tđb = -55 C, nồng độ dung dịch  = 29,9% (Hình 2.2). 2) Nhiệt dung riêng lớn. 3) Độ nhớt vừa phải. 2.10.2 Các yêu cầu về hĩa lý. 4) Khơng làm hỏng các sản phẩm cần làm lạnh, khi rị rỉ vào sản phẩm chỉ làm mặn sản phẩm. 5) Cĩ tác dụng hĩa học, ăn mịn kim loại của hệ thống lưu chuyển mơi chất tải lạnh. 6) Bền vững hĩa học trong giải nhiệt độ làm việc. 7) Khơng gây cháy. 8) Khơng gây nổ. 2.10.3 Các yêu cầu về sinh lý. 9) Khơng độc hại. 2.10.4 Các yêu cầu về kinh tế. 10) Rẻ tiền, dễ tìm. 2.10.5 Các yêu cầu về mơi trường. 11) Khơng gây ơ nhiễm mơi trường. 2.11 MƠI CHẤT TẢI LẠNH LÀ HỖN HỢP NƯỚC-ETYLENGLYCOL (C2H2(OH)2). Thu vien DH SPKT TP. HCM -16
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Etylenglycol CH2OH-CH2OH là chất lỏng khơng màu, khơng mùi, cĩ vị ngọt và cĩ tính nhờn. Glycol dùng làm chất tải lạnh và chất tải nhiệt. Hình 2.3: Nhiệt độ đĩng băng của một số dung dịch các chất hữu cơ với nước theo nồng độ. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Bảng 2.1: Tính chất vật lý của glycol và glycerin 6 7 t cp .10  a.10 Pr oC kg/m3 kJ/(kg.K) m2/s W/(m.K) m2/s Glycol C2H4(OH)2 0 1130,1 2,294 67,62 0,242 0,933 615,0 20 1116,1 2,382 19,17 0,249 0,938 204,0 40 1100,8 2,474 8,69 0,256 0,938 93,0 60 1087,1 2,562 4,75 0,260 0,931 51.0 80 1077,0 2,650 2,98 0,262 0,922 32.4 100 1057,9 2,742 2,03 0,263 0,908 22.4 Glycerin C3H5(OH)3 0 1275,4 2,261 0,0831 0,283 0,983 84,7 10 1269,4 2,320 0,0300 0,284 0,964 31,0 20 1263,3 2,386 0,0)28 0,286 0,947 12,5 30 1257,4 5,445 0,0050 0,286 0,931 5,4 40 1251,3 2,512 0,0022 0,286 0,914 2,5 50 1244,3 2,583 0,0015 0,287 0,894 1,6 Thu vien DH SPKT TP. HCM -17
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 2.11.1 Các yêu cầu về nhiệt động. 1) Nhiệt độ đĩng băng phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung dịch. Nhiệt độ thấp nhất mà o dung dịch đạt được khoảng tđb -50 C, nồng độ dung dịch khoảng  58% (Hình 2.3). 2) Nhiệt dung riêng lớn. 3) Độ nhớt vừa phải. 2.11.2 Các yêu cầu về hĩa lý. 4) Khơng làm hỏng các sản phẩm cần làm lạnh. 5) Khơng ăn mịn kim loại của hệ thống lưu chuyển mơi chất tải lạnh. 6) Bền vững hĩa học trong giải nhiệt độ làm việc. 7) Gây cháy. 8) Gây nổ. 2.11.3 Các yêu cầu về sinh lý. 9) Khơng độc hại. 2.11.4 Các yêu cầu về kinh tế. 10) Đắt tiền, dễ tìm. 2.11.5 Các yêu cầu về mơi trường. 11) Khơng gây ơ nhiễm mơi trường. 2.12 QUAN HỆ GIỮA MƠI CHẤT VÀ DẦU MÁY LẠNH. Dầu bơi trơn chủ yếu chứa ở carte máy nén và tiếp xúc trực tiếp với mơi chất lạnh, do vậy nĩ phải cĩ tính chất hĩa lý ổn định, khơng phản ứng hố học với mơi chất và khơng gây nên những hậu quả xấu khác. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Trong số các mơi chất lạnh được sử dụng cũng cĩ một số mơi chất cĩ tác dụng hĩa học yếu với dầu bơi trơn, nhưng ở những điều kiện làm việc bình thường những phản ứng hĩa học này xảy ra rất yếu và khơng gây hậu quả nghiêm trọng nếu dầu cĩ chất lượng cao và hệ thống tương đối khơ và sạch. Khi trong hệ thống cĩ một lượng đáng kể khơng khí và ẩm thì thường sẽ dẫn đến những phản ứng hĩa học của chất này với mơi chất và dầu. Kết quả của sự tương tác hĩa học này là gây nên tổn hao dầu.tạo thành các chất gây ăn mịn và cặn bẩn. Các quá trình này được tăng cường nếu nhiệt độ hơi nén ở đầu đẩy máy nén càng cao và cũng thường ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của cụm đĩa van hút đẩy, pittơng, nắp xi lanh và ống đẩy, Quan hệ của mơi chất với dầu bơi trơn khơng giống nhau tùy theo đĩ là mơi chất hồ tan dầu, khơng hồ tan hay hịa tan dầu hạn chế. Mức độ hồ tan của mơi chất trong dầu cần dược xem xét kỹ khi chọn mơi chất vì nĩ phải phù hợp với kết cấu máy nén và các thiết bị khác trong hệ thống truyền dẫn mơi chất. Mơi chất lạnh hịa tan dầu trong các-te máy nén sẽ làm giảm độ nhớt của dầu và làm xấu khả năng bơi trơn nên phải chọn dầu cĩ độ nhớt ban đầu cao hơn. Dầu tuần tồn cùng mơi chất trong hệ thống cịn làm giảm hệ số lạnh và cơng suất thiết bị vì nĩ làm giảm khả năng truyền nhiệt ở các thiết bị trao đổi nhiệt. Việc hồi dầu về máy nén phụ thuộc vào 3 yếu tố: Mức độ hồ tan dầu của mơi chất, kiểu thiết bị bay hơi và nhiệt độ sơi của mơi chất. Với những mơi chất hồ tan dầu, việc hồi dầu dễ dàng hơn nhiều so với các mơi chất khơng hồ tan dầu. Chẳng hạn khi mơi chất sử dụng là NH3, do nĩ nhẹ hơn dầu nên phần lớn tách khỏi mơi chất lỏng và đọng lại ở các vị trí thấp nhất trong hệ thống.Vì vậy, ở các đáy bình chứa, thiết bị bay hơi, bình tách lỏng cĩ các bầu chứa dầu và dầu được xả định kỳ về máy nén. Trong các hệ thống lạnh cĩ mơi chất khơng cho phép hồi dầu hồn tồn (mơi chất khơng hay ít hịa tan dầu) hoặc ở các hệ thống dùng mơi chất hồ tan dầu nhưng cĩ nhiệt độ bay hơi thấp hơn -18 oC người ta thường đặt bình tách dầu ở đầu đẩy của máy nén để thu hồi lại dầu khơng cho đi vào hệ thống. Thu vien DH SPKT TP. HCM -18
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 2.13 LỰA CHỌN DẦU BƠI TRƠN MÁY LẠNH. 2.13.1 Độ nhớt và độ hồ tan của dầu trong các mơi chất lạnh. Khi chọn dầu bơi trơn cho máy nén lạnh phải căn cứ vào loại mơi chất, nhiệt độ làm việc của hệ thống và loại máy nén. Việc lựa chọn dầu bơi trơn thường theo giới thiệu của các hãng cung cấp dầu hay của các nhà chế tạo máy nén lạnh. Bảng 2.2 trình bày các kiểu dầu thường dùng cùng tính chất nhớt và độ hịa tan của chúng với mơi chất lạnh (H)CFC ở nhiệt độ thấp. Các loại dầu nĩi chung rất ít hịa tan trong amơniăc (R717). Bảng 2.2: Các loại dầu máy lạnh. Nhĩm Kiểu dầu Chỉ số độ nhớt Độ hồ tan (H)CFC dầu Thấp T.bình Cao Thấp T.bình Cao M Dầu khống x x x x A Dầu tổng hợp trên cơ sở của alkyl benzen x x MA Hỗn hợp của M và A x x x x P Dầu tổng hợp trên cơ sở của polyalpha x x olêfin AP Hỗn hợp của M và A x x MP Hỗn hợp của M và A x x E Dầu bơi trơn trên cơ sở của este tổng hợp x HFC HCFC x x G Dầu bơi trơn trên cơ sở của polyglycol x x 2.13.2 Mơi chất lạnh và cácBan loại quyen dầu ©thường Truong dùng. DH Su pham Ky thuat TP. HCM 1) Dầu khống: ký hiệu M. Dầu khống được lọc từ dầu thơ, dầu khống dùng thích hợp nhất trong các hệ thống lạnh và các loại dầu cĩ cơ sở là Naphten. Dầu khống cĩ độ hịa tan tương đối thấp với (H)CFC ở nhiệt độ thấp 2) Dầu tổng hợp A: Đây thường là loại dầu tổng hợp thường được chiết từ khí thiên nhiên, nĩ cĩ độ hịa tan cao với (H)CFC ở nhiệt độ bay hơi thấp, vì thế nĩ thường được dùng rất phù hợp cho các hệ thống lạnh (H)CFC. Nĩi chung dầu dựa tên cơ sở Benzen Alkyl cĩ độ ổn định nhiệt cao hơn dầu khống, vì thế nĩ cũng được dùng trong các hệ thống lạnh amơniăc và giảm được nguy cơ các bon hĩa. 3) Dầu hỗn hợp MA: Đĩ là hỗn hợp của dầu Benzen Alkyl và dầu khống, cĩ độ ổn định cao hơn và ít bị sủi bọt trong máy nén hơn dầu khống. 4) Dầu tổng hợp P: là loại dầu tổng hợp trên cơ sở polyalphaolefin, cĩ độ ổn định nhiệt hĩa cao nên thường được dùng trong các máy nén làm việc ở nhiệt độ cao như bơm nhiệt. Loại dầu này rất phù hợp với các hệ thống lạnh mơi chất amơniac vì nĩ rất bền vững khi trong hệ thống cĩ khơng khí. Nĩ cĩ nhiệt độ đơng đặc thấp nên cũng rất phù hợp với hệ thống amơniac cĩ nhiệt độ bay hơi thấp. Dầu tổng hợp P ít hịa tan mơi chất trong các hệ thống lạnh (H)CFC ở nhiệt độ bay hơi thấp. 5) Dầu hỗn hợp MP: là hỗn hợp của dầu khống và dầu Polyalphaolefin. Nĩ rất phù hợp với hệ thống lạnh amơniac nhiệt độ thấp, ở đĩ dễ cĩ khơng khí lọt vào hệ thống, nhưng dầu MP khĩ bị oxy hĩa, lại cĩ nhiệt độ đơng đặc thấp. 6) Dầu hỗn hợp AP: là hỗn hợp của dầu tổng hợp benzen alkyl và polyalphaofin, cĩ tính hịa tan cao hơn với các mơi chất (H) CFC so với dầu tổng hợp P, vì vậy nĩ được dùng thích hợp hơn dầu P trong các hệ thống cĩ nhiệt độ bay hơi thấp. Hơn nữa, dầu AP cĩ điểm anilin thấp (một chỉ tiêu để đánh giá số lượng cacbon chưa no trong dầu và tính tương hợp của các loại dầu khi tiếp xúc với các gioăng, đệm cao su) nên ít cĩ khả năng gâu nên rị rỉ ở các gioăng, đệm cao su. Thu vien DH SPKT TP. HCM -19
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 7) Dầu tổng hợp E: khác với các loại dầu M, A và P, dầu tổng hợp trên cơ sở este (E) hịa tan một phần trong các mơi chất lạnh khơng chứa clo HFC, như R134a vì thế nĩ được sử dụng trong các hệ thống lạnh R134a, nĩ cũng cĩ thể được sử dụng trong các hệ thống H(CFC). Đây cũng là loại dầu hấp thụ nước nếu để ra ngồi khơng khí vì vậy nĩ cần được bảo quản trong các bình kín và phải thải hết khí ra khỏi máy nén trước khi nạp dầu. 8) Dầu tổng hợp G: đây là loại dầu tổng hợp trên cơ sở của polyglycol, được chiết từ khí thiên nhiên êtan và prơpan. Các loại dầu này chỉ cĩ thể dùng trong các hệ thống lạnh cĩ mơi chất gốc dầu thơ LPG như propan, butan, izobutan 2.14 BẢNG CHỌN DẦU BƠI TRƠN MÁY LẠNH. 2.14.1 Tiêu chuẩn quốc tế về dầu máy lạnh. 1) Khối lượng riêng: Chỉ tiêu khối lượng riêng rất cĩ ý nghĩa khi chọn một loại dầu bơi trơn. Dầu cĩ khối lượng riêng lớn hơn của mơi chất khơng hịa tan dầu sẽ đọng lại ở các phần thấp nhất trong hệ thống. Khối lượng riêng của các loại dầu cũng khơng giống nhau: Dầu benzen alkyl nhẹ hơn và dầu polyglycol nặng hơn dầu khống. Dầu khống cĩ hàm lượng parafin lớn hơn sẽ cĩ khối lượng riêng thấp hơn dầu naphten. 2) Độ nhớt: Theo tiêu chuẩn quốc tế (ISO), các loại dầu bơi trơn được phân theo các nhĩm, tùy theo độ nhớt và được kí hiệu bằng số ISO VG (ISO VG No.) Tương ứng với một ISO VG No., độ nhớt của dầu (tính bằng cSt - Centistơc) ở +40oC sẽ nằm giữa hai giá trị cho trong bảng 2.3; chẳng hạn ở +40oC độ nhớt của dầu ISO VG 68 sẽ ở giữa 61,2 và 74,8 cSt. Bảng 2.3: Tiêu chuẩn quốc tế về độ nhớt của dầu. ISO VG Khoảng độ nhớt động ở No. +40oC (cSt) 15 13,5 ÷ 16,5 22 19,8 ÷ 24,2 Ban quyen32 © Truong DH28,8 Su ÷pham 35,2 Ky thuat TP. HCM 46 41,4 ÷ 50,6 68 61,2 ÷ 74,8 100 90,0 ÷110,0 150 135,0 ÷ 165,0 220 198,0 ÷ 242,0 320 288,0 ÷ 352,0 460 414,0 ÷ 506,0 3) Chỉ số độ nhớt: Chỉ số độ nhớt _ kí hiệu VI là một thuật ngữ kỹ thuật để chỉ sự biến đổi độ nhớt của dầu khi nhiệt độ thay đổi. Chỉ số độ nhớt, theo ISO, chỉ ra rằng một VI cao biểu thị sự thay đổi của độ nhớt dưới tác dụng của nhiệt độ ít hơn so với VI thấp hơn. 4) Điểm bắt lửa: là nhiệt độ mà hơi dầu từ một thùng chứa hở, bị gia nhiệt cĩ thể bốc cháy khi đưa ngọn lửa vào. Nĩ dùng để xác định tính ổn định của dầu ở nhiệt độ cao. Dầu cĩ điểm bắt lửa cao sẽ cĩ áp suất hơi thấp và dễ tách ra khỏi hơi thải trong bình tách dầu do đĩ giảm được lượng dầu cuốn theo từ máy nén vào hệ thống. Các loại dầu như vậy cĩ thể được dùng rất thích hợp trong các hệ thống amơniac. 5) Điểm lưu động: là nhiệt độ mà dầu đặc quánh lại và khơng chuyển động trong vịng 5 giây khi đặt nằm bình chứa dầu lạnh này. Theo tiêu chuẩn thì nhiệt độ điểm lưu động thấp hơn nhiệt độ đo được 3oC. Điểm lưu động rất cĩ ý nghĩa với các loại dầu sử dụng cho hệ thống lạnh amơniac vì dầu cĩ nhiệt độ lưu động thấp dễ tháo ra khỏi hệ thống phía áp lực thấp. Thơng thường, cĩ thể sử dụng dầu ở nhiệt độ bay hơi của hệ thống thấp hơn nhiệt độ lưu động mà khơng gây nên những hậu quả xấu. Để giảm lượng dầu bị cuốn đi từ máy nén trong hệ thống amơniăc cĩ nhiệt độ bay hơi thấp hơn -40oC nên cĩ các bình phân ly dầu hiệu quả cao hoặc dùng các dầu P hoặc AP. Thu vien DH SPKT TP. HCM -20
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 6) Điểm vẩn đục (điểm floc): là nhiệt độ mà khi hỗn hợp R12 với 10% dầu thì nĩ trở nên vẩn đục do tạo thành các phần tử sáp bị phân ly từ dầu khi bị làm lạnh. Đối với các loại dầu E điểm vẩn đục được đo khi hỗn hợp 10% dầu với 90% R134a như chỉ dẫn của hãng cung cấp dầu. Đối với những loại mơi chất HFC mới chưa cĩ phương pháp tiêu chuẩn để xác định nhiệt độ này. Điểm vẩn đục cĩ vai trị đặc biệt quan trọng khi chọn dầu cho các hệ thống lạnh cĩ mơi chất hịa tan dầu như các hệ thống (H)CFC. Dầu cĩ điểm vẩn đục thấp tức là nĩ cĩ hàm lượng sáp nhỏ và do đĩ rất phù hợp với các hệ thống lạnh mơi chất (H)CFC làm việc với nhiệt độ bay hơi thấp. Khi hàm lượng sáp trong dầu bị phân ly sẽ hạn chế được những bất lợi xảy ra với van tiết lưu và van điều chỉnh. 7) Số chỉ màu: là thuật ngữ chỉ độ trong sáng của dầu khi so sánh với kính màu: 0,5 là màu sáng nhất và 0,8 là màu tối nhất. Chữ “L” đứng trước số chỉ màu để biểu thị rằng dầu hơi sáng hơn màu chỉ thị. Các dầu máy lạnh thường cĩ màu rất sáng. 8) Điểm anilin: là nhiệt độ (đo bằng oC) mà dầu trở nên một hỗn hợp trong suốt với anilin nguyên chất. Nĩ biểu thị số lượng cacbon chưa no cĩ trong dầu và rất cĩ ý nghĩa khi xác định độ tương hợp của dầu khi tiếp xúc với những loại cao su khác nhau. Đa số dầu máy lạnh cĩ điểm anilin rất thấp và ít cĩ khả năng phân hủy các gioăng đệm cao su, trừ các loại dầu P. 9) Độ trung hịa: biểu thị hàm lượng axít cĩ trong dầu và được đo bằng hàm lượng hyđroxít kali cĩ trong dầu: mg KOH/1g dầu thí nghiệm. Nĩi chung dầu máy lạnh được lọc kỹ nên cĩ độ trung hịa thấp. 2.13.2 Bảng dầu máy lạnh. Trong các bảng chọn dầu máy lạnh trình bày trong phần này, tính chất các loại dầu được giới thiệu theo các đặc tính nĩi trênBan phùquyen hợp © Truongvới tiêu DHchuẩn Su phamquốc tếKy ISO. thuat TP. HCM Khi lựa chọn dầu phù hợp với các kiểu máy nén (máy nén piston, máy nén trục vít) và mơi chất lạnh sử dụng, cĩ thể dùng các bảng 9 và 10 phần phụ lục. Trong đĩ trình bày rõ khả năng phù hợp của từng loại dầu với mơi chất amơniăc, với mơi chất (H)CFC chỉ trình bày giới hạn nhiệt độ bay hơi cho phép làm việc với từng loại dầu. Cột “số hiệu”, chữ dầu tiên ký hiệu loại dầu, cịn số tiếp theo chỉ số tiêu chuẩn quốc tế về dầu máy lạnh ISO VG. Thu vien DH SPKT TP. HCM -21
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh CHƯƠNG 3 MÁY LẠNH 1 CẤP 3.1 PHÂN LOẠI MÁY LẠNH: 3.1.1 Phân loại máy lạnh theo quá trình biến đổi vật lý của mơi chất. 1) Máy lạnh sử dụng mơi chất cĩ biến đổi pha trong chu trình làm việc: mơi chất từ pha hơi chuyển sang pha lỏng và ngược lại như máy lạnh nén hơi, máy lạnh ejector, máy lạnh hấp thụ. 2) Máy lạnh sử dụng mơi chất là khơng khí, khơng khí khi dãn nở sinh ngoại cơng cĩ ích như các máy lạnh cryo. 3) Máy lạnh sử dụng mơi chất là khơng khí, khơng khí khi dãn nở khơng sinh ngoại cơng cĩ ích như các ống xốy. 4) Máy lạnh sử dụng hiệu ứng Pentier: khơng cĩ mơi chất. 3.1.2 Phân loại máy lạnh theo dạng năng lượng cấp cho chu trình. 1) Máy lạnh sử dụng cơ năng như các máy nén lạnh (máy nén piston, máy nén ly tâm, máy nén roto, máy nén trục vít) 2) Máy lạnh sử dụng nhiệt năng như máy lạnh ejector, máy lạnh hấp thụ, máy lạnh cĩ máy nén hoạt động nhờ turbine hơi nước hoặc động cơ đốt trong. 3) Máy lạnh sử dụng trực tiếp điện năng như máy lạnh sử dụng hiệu ứng Pentier, máy lạnh dùng từ trường. 3.1.3 Phân loại máy lạnh theo năng suất lạnh. 1) Máy lạnh cơng suất nhỏ: năng suất lạnh Qo 15kW. 2) Máy lạnh cơng suất vừa:Ban năng quyen suất ©lạnh Truong 15kW DH 120kW. 3.1.4 Phân loại máy lạnh theo nhiệt độ làm lạnh. 1) Máy lạnh cryo: T 120K. 2) Máy lạnh thơng thường: T >120K. o Máy lạnh nhiệt độ thấp: to -30 C; o Máy lạnh nhiệt độ trung bình: to = -30  -10 C; o Máy lạnh nhiệt độ cao: to = -10  +20 C; 3.1.5 Phân loại máy lạnh theo chu trình nhiệt động. 1) Máy lạnh 1 cấp. 2) Máy lạnh 2 cấp. 3) Máy lạnh nhiều cấp. 4) Máy lạnh ghép tầng. 3.1.6 Phân loại máy lạnh theo tính năng sử dụng. 1) Máy lạnh chuyên dụng. 2) Máy lạnh đa dụng. 3.1.7 Phân loại máy lạnh theo mơi chất lạnh sử dụng. 1) Máy lạnh amơniăc. 2) Máy lạnh freon. 3) Máy lạnh propan. 4) Máy lạnh etan. Thu vien DH SPKT TP. HCM -22
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 5) Máy lạnh khơng khí. 6) Máy lạnh hơi nước. 7) Máy lạnh hấp thụ nước - amơniăc. 8) Máy lạnh hấp thụ nước - bromua liti. Ngày nay đa số các máy lạnh sử dụng máy nén hơi, dựa theo dạng máy nén người ta chia ra: 1) May nén píttơng - Piston Compressor. 2) Máy nén rơto - Rotor Compressor. 3) Máy nén trục vít - Screw Compressor. 4) Máy nén ly tâm - Centrifugal Compressor. 5) Máy nén cánh xoắn - Scroll Compressor 3.2 MÁY LẠNH 1 CẤP DÙNG MƠI CHẤT LÀ KHƠNG KHÍ. Máy lạnh khơng khí là máy lạnh được sử dụng lâu đời nhất, ngày nay do cĩ các mơi chất lạnh hồn thiện hơn khơng khí nên trong các máy lạnh thơng thường người ta ít dùng máy lạnh khơng khí nữa. 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Chu trình lý thuyết (Hình 3.1): Máy nén hút khơng khí lạnh ở áp suất p1 ứng với thơng số trạng thái 1 nén đoạn nhiệt, đẳng entropy đến p2 thành khơng khí nĩng ứng với thơng số trạng thái 2, sử dụng ngoại cơng lmn. Với thơng số trạng thái 2, khơng khí nĩng đi vào thiết bị làm mát, nhả nhiệt lượng q1 và được làm mát đẳng áp p2 = const đến thơng số trạng thái 3. Với thơng số trạng thái 3 khơng khí mát đi đến máy dãn nở và dãn nở đẳng entropy từ p2 xuống p1 thành khơng khí lạnh ứng với thơng số trạng thái 4, sinh ngoại cơng cĩ ích l . Khơng khí lạnh với Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP.mdn HCM thơng số trạng thái 4 đi vào phịng lạnh nhận nhiệt q2 đẳng áp p1 đến thơng số trạng thái 1 và quay trở về máy nén. Chu trình cứ thế tiếp diễn. Hình 3.1: Máy lạnh 1 cấp dùng mơi chất là khơng khí. 1-2: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy. 2-3: quá trình nhả nhiệt đẳng áp. 3-4: quá trình dãn nở đoạn nhiệt, đẳng entropy. 4-1: quá trình nhận nhiệt đẳng áp. Thu vien DH SPKT TP. HCM -23
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 3.2.2 Tính tốn các thơng số của chu trình. 1) Cơng nén lmn: do dq = 0 từ định luật 1 nhiệt động học dq = dh - vdp ta cĩ dlmn = -vdp = -dh Thơng thường người ta sử dụng cơng dương nên ta cĩ: p2 trên đồ thị p-v. lmn vdp dt p4 4123p 3 p 4 p1 h2 hoặc: l dh h h ; mn 2 1 h1 nếu coi khơng khí là khí lý tưởng ta cĩ lmn=cp.(T2 - T1). 2) Nhiệt lượng thải ra ở thiết bị làm mát: dp=0. s3   trên đồ thị T-s. dq2 T ds q 2 T ds dt s1 1234s 4 s 1 ; s2 nếu coi khơng khí là khí lý tưởng ta cĩ q2 = cp.(T2 - T3) 3) Cơng dãn nở kỹ thuật: p2 trên đồ thị p-v. lmdn vdp dt p4 43p 3 p 4 p1 nếu coi khơng khí là khí lý tưởng ta cĩ lmdn = cp.(T3 - T4). 4) Nhiệt lượng nhận được ở phịng lạnh: dp = 0. Q2 = cp.(T1 - T4) = dt(s114s4s1) trên đồ thị T-s. 5) Cơng cấp cho chu trình: Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM l = lmn - lmdn = cp.(T2 - T1) - cp.(T3 - T4) = cp.(T2 - T3) - cp.(T4 - T1) = q1 – q2= dt(12341) trên cả 2 đồ thị T-s & p-v. q 6) Hệ số làm lạnh:  2 ; l cp T 1 T 4 TT  1 4 ; c T T c  T T T T p 2 1 p 3 4 2 3 T1  1 T4  1 T1 T4 k 1 k T2 p2 T3 quá trình 1-2 và 3-4 là đoạn nhiệt nên ta cĩ: . T1 p1 T4 T T 1 T  1 4 1 . T T2 TT TT. 2 1 1 2 1 1 4 T T1 1 3.2.3 So sánh với chu trình Carnot. Chu trình Carnot được thực hiện bởi 2 đường đẳng nhiệt T2 và T3. Do đĩ hệ số làm lạnh c cho chu trình Carnot bằng: T1 T1 c . TT3 1 TT2 1 3.2.4 Các nhận xét. 1) Do nhiệt dung riêng của khơng khí nhỏ (cp = 1,007kJ/kg.K so với nhiệt ẩn hĩa hơi mơi chất lạnh như R22, R717) nên thể tích khơng khí tuần hồn lớn, do đĩ kích thước các thiết bị máy Thu vien DH SPKT TP. HCM -24
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh lạnh khơng khí lớn. 2) Do nhiệt tỏa của khơng khí nhỏ (chừng 23W/(m2.độ) so với nhiệt tỏa của các mơi chất lạnh khi ngưng tụ hoặc khi sơi – nhiều ngàn W/m2) nên kích thước các thiết bị trao đổi nhiệt lớn: thiết bị làm mát, thiết bị làm lạnh. 3) Hệ số làm lạnh nhỏ hơn nhiều các mơi chất lạnh thơng dụng (Chu trình lý thuyết: máy lạnh khơng khí cĩ   1.6; máy lạnh thơng thường   4). Các máy lạnh thơng thường ngày nay rất ít dùng khơng khí. Chỉ cịn máy lạnh hiệu ứng ống xốy. Trong lạnh cryo thì mơi chất nhất định là khơng khí do lạnh cryo chính là lạnh hĩa lỏng khơng khí. 3.3 MÁY LẠNH 1 CẤP LÀM VIỆC VÙNG 2 PHA DÙNG MÁY DÃN NỞ. 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Chu trình lý thuyết (Hình 3.2): hơi bão hịa ẩm hạ áp với thơng số trạng thái 1 (To, po) được hút vào máy nén I, nén đoạn nhiệt, đẳng entropy, đưa áp suất và nhiệt độ mơi chất lên pk, Tk ứng với thơng số trạng thái 2, tiêu tốn ngoại cơng lmn. Với thơng số trạng thái 2 mơi chất đi vào thiết bị ngưng tụ II, và được ngưng tụ đẳng nhiệt, đẳng áp theo quá trình 2-3, nhả nhiệt lượng qk. Với thơng số trạng thái 3 mơi chất đi vào máy dãn nở III, dãn nở đoạn nhiệt, đẳng entropy theo quá trình 3-4, sinh ngoại cơng lmdn. Với thơng số trạng thái 4 mơi chất đi vào thiết bị bay hơi, nhận nhiệt lượng qo đẳng áp, đẳng nhiệt theo quá trình 4-1. Mơi chất với thơng số trạng thái 1 đi vào máy nén. Chu trình cứ thế tiếp diễn. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 3.2: Máy lạnh làm việc vùng 2 pha. I - Máy nén; II - Thiết bị ngưng tụ; III - Máy dãn nở.; IV - Thiết bị bay hơi 1-2: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy; 2-3: quá trình ngưng tụ đẳng áp; 3-4: quá trình dãn nở đẳng entropy; 4-1: quá trình bay hơi đẳng áp; 3.3.2 Tính tốn các thơng số của chu trình. 1) Cơng nén: lmn = h2 - h1. 2) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = h2 - h3 = dt(s11234s4s1) trên đồ thị T-s. 3) Cơng dãn nở: lmdn = h3 - h4. 4) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo = h1 - h4 = dt(s114s4s1) trên đồ thị T-s. 5) Cơng cấp cho chu trình: l = lmn - lmdn = qk - qo = dt(12341) trên đồ thị T-s. Thu vien DH SPKT TP. HCM -25
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh q h h 6) Hệ số làm lạnh:  o 1 4 l h2 h 3 h 1 h 4 3.3.3 So sánh với chu trình Carnot. Chu trình được thực hiện bởi 2 đường đẳng nhiệt và 2 đường đẳng entropy. Thực tế các chu trình nhả nhiệt, nhận nhiệt đều cĩ độ chênh nhiệt độ (nhiệt độ nguồn nĩng nhỏ hơn Tk; nhiệt độ nguồn lạnh lớn hơn To). Các quá trình là khơng thuận nghịch: s2>s1; s3>s4). Do đĩ chu trình thực vẫn cĩ hệ số làm lạnh nhỏ hơn hệ số làm lạnh của chu trình Carnot. 3.3.4 Các nhận xét: Chu trình máy lạnh này là lý tưởng song hiện nay khơng thực hiện được do các trở ngại kỹ thuật: 1) Đối với máy nén khi làm việc ở vùng 2 pha khi nén lên áp suất cao, nhiệt độ lớn, các hạt lỏng mơi chất nhận nhiệt hĩa hơi đột ngột, làm áp suất tăng dạng xung gây thủy kích máy nén, phá hỏng máy nén nhanh chĩng. Do đĩ các máy nén thực làm việc ở vùng hơi bão hịa khơ và quá nhiệt. 2) Các chất lỏng thực tế coi như khơng chịu nén. Do dĩ cơng dãn nở thu được khơng đáng kể. Mặt khác máy dãn nở làm việc vùng 2 pha cĩ độ ẩm cao cũng bị hỏng nhanh chĩng. Chế tạo máy dãn nở làm việc vùng 2 pha rất tốn kém. Do đĩ các máy lạnh thơng thường khơng dùng máy dãn nở mà chỉ dùng van tiết lưu. Các máy lạnh cryo hĩa lỏng khơng khí bắt buộc phải sử dụng máy dãn nở để khởi động hệ thống và bù tổn thất nhiệt, song cũng chỉ làm việc ở vùng cĩ độ khơ tương đối lớn (x 0,5  0,7). 3.4 MÁY LẠNH 1 CẤP THỰC HIỆN HÀNH TRÌNH KHƠ DÙNG VAN TIẾT LƯU. Hành trình ẩm là hành Bantrình quyen nén của © Truong máy nén DH hút Su hơi pham bão Ky hịa thuat ẩm. TP. HCM Hành trình khơ là hành trình nén của máy nén hút hơi bão hịa khơ hay hơi quá nhiệt. Để tránh cho máy nén làm việc vùng 2 pha ta cho máy nén cháy hành trình khơ. 3.4.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Hình 3.3: Máy lạnh 1 cấp dùng van tiết lưu. I-Máy nén; II-Thiết bị ngưng tụ; III-Van tiết lưu; IV-Thiết bị bay hơi. 1-2: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén I; 2-3: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ II; 3-4: quá trình tiết lưu đẳng enthalpy ở van tiết lưu III; 4-1: quá trình bay hơi đẳng áp ở thiết bị bay hơi IV; Thu vien DH SPKT TP. HCM -26
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Chu trình lý thuyết (Hình 3.3): hơi bão hịa khơ từ thiết bị bay hơi IV đi đến máy nén, nén đoạn nhiệt, đẳng entropy theo quá trình 1-2 trở thành hơi quá nhiệt cao áp, tiêu tốn ngoại cơng l. Mơi chất với thơng số trạng thái 2 đi vào thiết bị ngưng tụ II, ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 2- 3, nhả nhiệt qk thành lỏng hồn tồn (lỏng bão hịa khơ với thơng số trạng thái 3). Lỏng cao áp với thơng số trạng thái 3 đi đến van tiết lưu III và tiết lưu đẳng enthalpy thành hơi bão hịa ẩm hạ áp với thơng số trạng thái 4. Với thơng số trạng thái 4 mơi chất đi vào cụm thiết bị bay hơi IV và bình tách lỏng V nhận nhiệt qo đẳng áp, đẳng nhiệt đến thơng số trạng thái 1 rồi quay trở về máy nén I. Cứ thế chu trình tiếp diễn. 3.4.2 Tính tốn các thơng số của chu trình. 1) Cơng nén: l = h2 - h1. 2) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = h2 - h3 = dt(1’12533’1’) trên đồ thị T-s. 3) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo = h1 - h4 = dt(1’144’1’) trên đồ thị T-s. q h h 4) Hệ số làm lạnh:  o 1 4  l h2 h 1 3.4.3 So sánh với chu trình Carnot. Hệ số làm lạnh  nhỏ hơn chu trình Carnot song máy nén chạy hành trình khơ. 3.4.4 Các nhận xét. 1) Máy lạnh chạy hành trình khơ nên năng suất lạnh riêng qo đạt giá trị cực đại do điểm 1 nằm trên đường cĩ độ khơ x=1. 2) Biểu diễn cơng trên đồ thị T-s: l = qk - qo = dt(1233’4’41) = dt(123541) Chứng minh: ta phải chứng minh dt(365) = dt(644’3’). Các chất lỏng thực tế xemBan nhưquyen khơng © Truong chịu DHnén. Su Do pham đĩ cĩ Ky thể thuat coi mọiTP. HCMđường đẳng áp ở phần lỏng là trùng nhau và trùng với đường độ ẩm y=1. Từ đĩ ta cĩ thể xem quá trình 35 là quá trình đẳng áp với pk=const, nhiệt lượng nhả ra ở quá trình 35 là: h3 - h5 = dt(33’753) = dt(365) + dt(563’7). Quá trình 45 là quá trình đẳng áp po = const, nhiệt lượng nhả ra ở quá trình 45 là: h4 - h5 = dt(544’7) = dt(644’3’) + dt(563’7). Quá trình 3-4 là quá trình tiết lưu nên: h3 = h4. Do đĩ: h3 – h5 = dt(365) + dt(563’7) = h4 – h5 = dt(644’3’) + dt(563’7). Ta cĩ: dt(365) = dt(644’3’) là điều phải chứng minh. 3) Các máy lạnh thực tế khi làm việc theo chế độ tính tốn thiết kế thơng số trạng thái điểm bắt đầu nén đều là hơi quá nhiệt do mơi chất trao đổi nhiệt trên đường ống từ thiết bị bay hơi về máy nén với mơi trường xung quanh, do mơi chất tiếp xúc với các chi tiết cĩ nhiệt độ cao trong buồng nén của xy lanh máy nén. 4) Cĩ 2 phương pháp chính chạy hành trình khơ là dùng bình tách lỏng và dùng thiết bị hồi nhiệt. 3.5 MÁY LẠNH 1 CẤP THỰC HIỆN HÀNH TRÌNH KHƠ DÙNG BÌNH TÁCH LỎNG. 3.5.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Thu vien DH SPKT TP. HCM -27
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Hình 3.4: Máy lạnh 1 cấp dùng thiết bình tách lỏng. I-Máy nén; II-Thiết bị ngưng tụ; III-Van tiết lưu; IV-Thiết bị bay hơi; V-Bình tách lỏng. 1-2: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén I; 2-3: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ II; 3-4: quá trình tiết lưu đẳng enthalpy ở van tiết lưu III; 4-1: quá trình bay hơi đẳng áp ở thiết bị bay hơi IV; Chu trình lý thuyết (Hình 3.4): hơi bão hịa ẩm từ thiết bị bay hơi IV đi vào bình tách lỏng V, ở bình tách lỏng các giọtBan lỏng quyen bão hịa © Truong với thơng DH Susố phamtrạng tháiKy thuat6 được TP. tách HCM ra khỏi mơi chất rồi quay trở về thiết bị bay hơi. Hơi mơi chất ra khỏi bình tách lỏng là hơi bão hịa khơ với thơng số trạng thái 1 được đưa đến máy nén, nén đoạn nhiệt, đẳng entropy theo quá trình 1-2 trở thành hơi quá nhiệt cao áp, tiêu tốn ngoại cơng l. Mơi chất với thơng số trạng thái 2 mơi chất đi vào thiết bị ngưng tụ II, ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 2-3, nhả nhiệt qk thành lỏng hồn tồn (lỏng bão hịa khơ với thơng số trạng thái 3’, lỏng quá lạnh với thơng số trạng thái 3). Lỏng cao áp với thơng số trạng thái 3 đi đến van tiết lưu III và tiết lưu đẳng enthalpy thành hơi bão hịa ẩm hạ áp với thơng số trạng thái 4. Với thơng số trạng thái 4 mơi chất đi vào cụm thiết bị bay hơi IV và bình tách lỏng V nhận nhiệt qo đẳng áp, đẳng nhiệt đến thơng số trạng thái 1 rồi quay trở về máy nén I. Cứ thế chu trình tiếp diễn. 3.5.2 Tính tốn các thơng số của chu trình. 1) Cơng nén: l = h2 - h1. 2) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = h2 - h3. 3) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo = h1 - h4. q h h 4) Hệ số làm lạnh:  o 1 4  l h2 h 1 3.5.3 Các nhận xét. 1) Chu trình máy lạnh cĩ quá lạnh: T3<T3’ (Tql= T3-T3’; nếu Tk = const mà ta cĩ thể quá lạnh thì cơng nén khơng thay đổi mà năng suất lạnh qo tăng lên so với chu trình khơng cĩ quá lạnh một lượng qql= h3’-h3. Tuy nhiên phải thêm thiết bị quá lạnh. 2) Máy lạnh amơniăc 1 cấp làm việc theo chu trình này. Máy lạnh freon do trở lực dàn bay hơi cao nên nếu cĩ bình tách lỏng thì khơng cĩ đường xả lỏng về dàn bay hơi, lỏng gom lại bình tách lỏng sẽ bay hơi do nhận nhiệt từ mơi trường xung quanh. Thu vien DH SPKT TP. HCM -28
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 3.6 MÁY LẠNH 1 CẤP THỰC HIỆN HÀNH TRÌNH KHƠ DÙNG THIẾT BỊ HỒI NHIỆT. 3.6.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Hình 3.5: Máy lạnh 1 cấp thực hiện hành trình khơ dùng thiết bị hồi nhiệt. I-Máy nén; II-Thiết bị ngưng tụ; III- Thiết bị hồi nhiệt; IV-Van tiết lưu; V-Thiết bị bay hơi. 1-2: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén I; 2-3: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ II; 3-4: quá trình quá lạnh ở thiết bị hồi nhiệt III; 4-5: quá trình tiết lưu đẳng enthalpy ở van tiết lưu IV; 5-6: quá trình bay hơi đẳng áp ở thiết bị bay hơi V; 6-1; quá trình quá nhiệt ở thiết bị hồi nhiệt III. 3.6.2 Tính tốn các thơng số của chu trình. 1) Cơng cấp cho chu trình: l = h2 - h1. 2) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = h2 - h3. 3) Nhiệt lượng trao đổi ở thiết bị hồi nhiệt: qhn = h3 - h4 = h1 - h6 4) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo = h6 - h5. q h h 5) Hệ số làm lạnh:  oBan quyen 6 5 © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM l h2 h 1 3.6.3 Các nhận xét. 1) Khi nào dùng thiết bị hồi nhiệt? So sánh chu trình máy lạnh sử dụng thiết bị hồi nhiệt với chu trình sử dụng bình tách lỏng ta thấy chu trình sử dụng thiết bị hồi nhiệt được thêm một lượng lạnh: hn hn qo qo qo h 6 h 5 h 6 h 9 h 9 h 5 dt 5  9 10 11 5 Tốn thêm một lượng cơng: l hnl hnl h 2h 1 h 8h 6 h 2h 8 h 1h 6 dt 12861 . Về mặt thiết bị tốn thêm thiết bị hồi nhiệt. Chu trình hồi nhiệt chỉ được sử dụng nếu hệ số làm lạnh hn cao hơn hệ số làm lạnh  khi khơng cĩ hồi nhiệt: hn hn qo q o qo q o l hn hn >   l lhn l qo l 2) Đối với các mơi chất lạnh thực tế thơng dụng là NH3, freon thì khi sử dụng chu trình hồi NH3NH 3 nhiệt đối với NH3 ta cĩ: hn khn ; do đĩ chu trình máy lạnh NH3 khơng dùng thiết bị hồi freon freon nhiệt. Đối với freon R12 và R134a ta cĩ: hn  khn . Do đĩ chu trình máy lạnh freon R12 và R134a nên sử dụng thiết bị hồi nhiệt. 3.7 BƠM NHIỆT. 3.7.1 Bơm nhiệt cơng suất lớn. Thu vien DH SPKT TP. HCM -29
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 3.7.1.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Hình 3.6: Bơm nhiệt cơng suất lớn. Van 1-8: van chuyển chế độ cấp nhiệt và điều hịa khơng khí (cấp nhiệt 1-4 đĩng, 5-8 mở); B1, B2: bơm nước 1 và 2; MN: máy nén; TBNT: thiết bị ngưng tụ; TBBH: thiết bị bay hơi; TBHN: thiết bị hồi nhiệt; TBTDN: thiết bị trao đổi nhiệt. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 3.7: Đồ thị lgp-h và T-s Chu trình lý thuyết: Hệ thống lạnh (Hình 3.6 và 3.7) làm việc như chu trình máy lạnh 1 cấp cĩ hồi nhiệt. Hơi mơi chất từ thiết bị bay hơi TBBH với thơng số trạng thái VI đi vào thiết bị hồi nhiệt TBHN, tại đây hơi mơi chất nhận nhiệt của mơi chất lỏng cao áp, biến đổi theo quá trình VI-I thành hơi quá nhiệt và đi vào máy nén MN. Tại máy nén mơi chất được nén đoạn nhiệt đảng entropy theo quá trình I-II trở thành hơi qúa nhiệt cao áp. Tiếp theo mơi chất đi vào thiết bị ngưng tụ TBNT, nhả nhiệt qk cho mơi chất giải nhiệt và ngưng tụ đẳng áp theo quá trình II-III thành lỏng cao áp. Lỏng cao áp đi tới thiết bị hồi nhiệt TBHN, nhả nhiệt cho hơi mơi chất hạ áp và được quá lạnh theo quá trình III-IV. Tiếp theo lỏng quá lạnh đi đến van tiết lưu, tiết lưu đoạn nhiệt đẳng enthalpy theo quá trình IV-V thành hơi bão hịa ẩm rồi đi vào thiết bị bay hơi TBBH. Tại thiết bị bay hơi mơi chất nhận nhiệt qo của mơi chất tải lạnh, bay hơi đẳng áp đẳng nhiệt theo quá trình V-VI. Mơi chất với thơng số trạng thái VI đi đến thiết bị hồi nhiệt TBHN. Chu trình cứ thế tiếp diễn. Hệ thống cấp lạnh, cấp nhiệt cho phụ tải thiết bị trao đổi nhiệt TBTĐN: Mùa hè: về mùa hè phụ tải cần làm lạnh, chế độ điều hịa khơng khí. Các van 1, 2, 3, 4 mở; các van 5, 6, 7, 8 đĩng. Bơm B2 bơm nước lạnh qua thiết bị trao đổi nhiệt TBTĐN, cấp lạnh cho phụ tải. Tiếp theo nước đi qua van 1, tới điểm A, qua thiết bị bay hơi TBBH nhả nhiệt qo cho mơi chất lạnh. Sau đĩ đi qua điểm B, van 2 rồi quay về bơm B2. Bơm B1 hút nước từ sơng, hồ tự nhiên bơm nước qua van 3, tới điểm C, vào thiết bị ngưng tụ TBNT; tại đây nước nhận nhiệt ngưng tụ qk của mơi chất lạnh, sau đĩ tới điểm D , van 4 rồi xả trở lại sơng hồ. Thu vien DH SPKT TP. HCM -30
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Nếu là sơng thì điểm xả phải ở dưới điểm hút vào bơm B1 theo dịng chảy. Nếu là hồ thì diện tích hồ phải đủ lớn để giải nhiệt mùa hè, cấp nhiệt về mùa đơng; hai vị trí hút và xả xa nhau để khi tuần hồn trở lại đầu hút nước đã cĩ nhiệt độ tự nhiên. Mùa đơng: về mùa đơng phụ tải cần cấp nhiệt, chế độ sưởi ấm. Các van 1, 2, 3, 4 đĩng; các van 5, 6, 7, 8 mở. Bơm B2 bơm nước nĩng qua thiết bị trao đổi nhiệt TBTĐN, cấp nhiệt cho phụ tải. Tiếp theo nước đi qua van 3, tới điểm C, qua thiết bị ngưng tụ TBNT nhận nhiệt qk từ mơi chất lạnh ngưng tụ. Sau đĩ đi qua điểm D, van 6 rồi quay về bơm B2. Bơm B1 hút nước từ sơng, hồ tự nhiên bơm nước qua van 7, tới điểm A, vào thiết bị bay hơi TBBH; tại đây nước nhả nhiệt qo cho mơi chất lạnh bay hơi, sau đĩ tới điểm B, van 8 rồi xả trở lại sơng hồ. 3.7.1.2 Tính tốn các thơng số của chu trình. Như chu trình cĩ hồi nhiệt. 3.7.2 Bơm nhiệt cơng suất nhỏ (máy điều hịa khơng khí đảo chiều). 3.7.2.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 3.8: Máy điều hịa khơng khí đảo chiều. MN: máy nén; BTL: bình tách lỏng; DTN: dàn trong nhà; DNN: dàn ngồi nhà; VDC: van đảo chiều 4 ngả; V1C: van 1 chiều; OM1 và OM2: ống mao 1 và ống mao 2. Nguyên lý làm việc (Hình 3.8): Mùa hè: mơi chất chuyển động theo chiều mũi tên liền nét. mơi chất từ máy nén MN đến van đảo chiều 4 ngã VĐC, tới dàn ngồi nhà DNN là thiết bị ngưng tụ, đi đến ống mao OM1, qua van một chiều V1C, tới dàn trong nhàDTN là thiết bị bay hơi, trở về van đảo chiều VĐC, tới tách lỏng BTL rồi quay về máy nén MN. Mùa đơng: mơi chất chuyển động theo chiều mũi tên đứt nét. mơi chất từ máy nén MN đến van đảo chiều 4 ngã VĐC, tới dàn trong nhà DTN là thiết bị ngưng tụ, đi đến ống mao OM2, qua ống mao OM1, tới dàn ngồi nhà DNN là thiết bị bay hơi, trở về van đảo chiều VĐC, tới tách lỏng BTL rồi quay về máy nén MN. 3.7.2.2 Tính tốn các thơng số của chu trình. Như chu trình cĩ hồi nhiệt. 3.8 TÍNH TỐN CHU TRÌNH MÁY LẠNH 1 CẤP. 3.8.1 Các đại lượng cho trước. Thu vien DH SPKT TP. HCM -31
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Nhiệt độ của mơi trường giải nhiệt (nước hoặc khơng khí): tw. Nhiệt độ của sản phẩm cần làm lạnh, hoặc mơi trường cần làm lạnh (lỏng hoặc khí): tf. Năng suất lạnh cần đảm bảo Qo cho 1 giờ; quy đổi ra kJ/h. 3.8.2 Trình tự tính tốn. 1) Tính nhiệt độ ngưng tụ tk: o Nếu mơi trường giải nhiệt là khơng khí: tk = tw+(10  20) C; o Nếu mơi trường giải nhiệt là nước: tk = tw+(5  8) C; 2) Tính nhiệt độ bay hơi to: o Mơi trường làm lạnh là khơng khí: to = tf - (7  10) C; o Mơi trường làm lạnh là khơng khí cho điều hịa nhiệt độ: to = tf - (1220) C; o Mơi trường làm lạnh là chất lỏng: to = tf - (4  6) C; 3) Chọn độ qúa nhiệt: o Máy lạnh amơniăc: tqn = 3  5 C; o Máy lạnh freon: tqn = 10  45 C tùy theo mức độ hồi nhiệt; 4) Chọn độ quá lạnh: o Máy lạnh amơniăc: tql = 2  3 C tại thiết bị ngưng tụ; Máy lạnh freon: tql xác định theo phương trình cân bằng nhiệt của thiết bị hồi nhiệt: h1-h6 = h3 - h4, kJ/h; 5) Xây dựng đồ thị, xác định giá trị t, p, v, h, s ở các điểm nút của chu trình (Bảng 3.1). Bảng 3.1: Thơng số trạng thái các điểm nút của chu trình. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM TSTT t p v h S Điểm nút oC bar m3/kg kJ/kg kJ/(kg.độ) 1 2 3 4 5 6 7 Hình 3.9: Đồ thị T-s chu trình máy lạnh 1 cấp. Thu vien DH SPKT TP. HCM -32
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 6) Tính cơng máy nén: l = h2-h1, kJ/h; 7) Tính nhiệt lượng thải ra ở thiết bị ngưng tụ: qk=h2-h3, kJ/kg; 8) Tính nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo=h6-h5, kJ/kg; q 9) Tính hệ số làm lạnh:  o . l Q 10) Tính lượng mơi chất G tuần hồn trong hệ thống lạnh trong 1 giờ: G o ; kg/h qo 3 11) Thể tích hút giờ máy nén: Vh=G.v1, m /h. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM -33
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh CHƯƠNG 4: MÁY LẠNH NHIỀU CẤP, NHIỀU TẦNG 4.1 Sự cần thiết phải dùng máy nén piston nhiều cấp, nhiều tầng. 4.1.1 Quá trình nén khí máy nén piston 1 cấp: Hình 4.1: Máy nén 1 cấp cĩ khơng gian chết. Vì lý do kỹ thuật: các Banvật khi quyen nĩng © Truonglên thì thểDH tíchSu pham tăng lên,Ky thuatnên khi TP. piston HCM lên đến điểm cao nhất (Hình 4.1, điểm 3 - gọi là điểm chết trên - hoặc tử điểm thượng) vẫn khơng chạm vào bề mặt nắp quy lát (cụm van đẩy) máy nén, do đĩ trong xy lanh vẫn cịn một khoảng khơng gian cho mơi chất; khoảng khơng gian này được gọi là khơng gian chết Vc. Khi pit tơng thực hiện hành trình hút thì phần thể tích Vc dãn nở ra đến V4. Sau khi pit tơng đi qua điểm 4 thì hơi mơi chất mới được nạp vào xy lanh. Quá trình nạp mơi chất dừng khi pit tơng đi đến điểm chết dưới (điểm 1). Lượng hơi mơi chất thực tế hút được bằng: Vh=V1-V4. Thể tích pit tơng quét được là Vq. Khi p2 tăng thì V4 tăng, Vh giảm, tác hại khơng gian chết tăng lên. Ngồi ra khi p2 tăng thì nhiệt độ cuối tầm nén t2 tăng, làm giảm hoặc thậm chí phá hủy khả năng bơi trơn của dầu bơi trơn máy nén. Để tăng thể tích hút và giảm nhiệt độ cuối tầm nén người ta khống chế tỷ số nén p  2 10  12 cho một cấp nén. Khi tỷ số nén vượt qua trị số này người ta sử dụng máy nén p1 nhiều cấp, nhiều tầng. 4.1.2 Quá trình nén khí máy nén piston nhiều cấp: Ngồi hai ưu điểm kể trên quá trình nén nhiều cấp cịn cĩ ưu điểm là tiết kiệm cơng nén hơn do cĩ thể sử dụng làm mát trung gian giữa các cấp nén. Trong thực tế kỹ thuật quá trình nén khơng vượt quá 3 cấp, phổ biến nhất là 2 cấp. Do làm mát trung gian nên đỡ tốn cơng nén. Nguyên lý làm việc máy nén 3 cấp: mơi chất với thơng số trạng thái p1, T1 được hút vào máy nén cấp 1 (MN1) nén đoạn nhiệt theo quá trình 12 với thơng số trạng thái 2 là p2, T2, tiêu thụ ngoại cơng l1. Sau khi ra khỏi máy nén cấp 1 mơi chất được đưa đến thiết bị làm mát trung gian 1 (MTG), tại đây mơi chất nhả nhiệt đẳng áp q1 cho mơi trường xung quanh theo quá trình 23. Thu vien DH SPKT TP. HCM -34
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Hình 4.2: Máy nén nhiều cấp. MTG1: thiết bị làm mát trung gian 1, MTG2: thiết bị làm mát trung gian 2; MN1: máy nén 1; MN2: máy nén 2; MN3: máy nén 3. Sau khi ra khỏi thiết bị MTG1 mơi chất đi vào máy nén cấp 2 nén đoạn nhiệt theo quá trình 34 với thơng số trạng thái 4 là p4, T4, tiêu thụ ngoại cơng l2. Sau khi ra khỏi máy nén cấp 2 (MN2) mơi chất được đưa đến thiết bị làm mát trung gian 2 (MTG 2), tại đây mơi chất nhả nhiệt đẳng áp q1 cho mơi trường xung quanh theo quá trình 45. Sau khi ra khỏi thiết bị MTG2 mơi chất đi vào máy nén cấp 3 nén đoạn nhiệt theo quá trình 56 với thơng số trạng thái 6 là p6, T6, tiêu thụ ngoại cơng l3. Sau khi ra khỏi máy nén cấp 3 (MN3) mơi chất được đưa đến thiết bị ngưng tụ. Tính tốn: Cơng nén: l = l1 + l2 + l3Ban = dt quyen (12345678910) © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Cơng nén cho máy nén 1 cấp l1cấp = dt(1278910) Do làm mát trung gian nên đỡ tốn 1 cơng nén: l = l – l1cấp = dt(27865432). Tỷ số nén cho các cấp và nhiệt độ đầu tầm hút mỗi cấp được tính trên cơ sở cơng nén là nhỏ nhất (l = min; l = max). Khi tính tốn sơ bộ cho m cấp chọn tỷ số nén b bằng: p k  m . po 4.1.3 Máy lạnh nhiều tầng: Khi làm lạnh ở nhiệt độ thấp ngồi phương pháp nén nhiều cấp cịn sử dụng phương pháp máy lạnh nhiều tầng. Đây là phương pháp sử dụng để hố lỏng các chất khí trong lịch sử lạnh cryo (Cryogen). Ngày nay rất ít sử dụng. 4.1.4 Phân cấp máy nén theo nhiệt độ bay hơi: o to -30 C: 1 cấp nén. o o to = -30 C  -50 C: 2 cấp nén. o o to = -30 C  -70 C: 3 cấp nén. 4.2 MÁY LẠNH HAI CẤP KHƠNG TRÍCH HƠI TRUNG GIAN, LÀM MÁT TRUNG GIAN KHƠNG HỒN TỒN. 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Chu trình: Hơi mơi chất với các thơng số trạng thái po, t1 được máy nén thấp áp NTA (Hình 4.3) nén đoạn nhiệt đến áp suất ptg, t2. Hơi mơi chất được đưa vào thiết bị làm mát trung gian, Thu vien DH SPKT TP. HCM -35
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh mơi chất nhả nhiệt cho mơi trường làm mát theo quá trình 2 – 3. Đây là quá trình làm mát khơng hồn tồn, điểm 3 ở vùng quá nhiệt; ta lấy t3 = t5. Sau thiết bị làm mát trung gian hơi trung áp được đưa vào máy nén áp cao NAC và được nén đọan nhiệt đến áp suất pk, t4. Sau nén cao áp mơi chất được đưa đến thiết bị ngưng tụ và ngưng tụ thành lỏng hồn tồn ứng với thơng số trạng thái điểm 5. Lỏng sau thiết bị ngưng tụ được đưa đến van tiết lưu và tiết lưu từ pk xuống po ứng với thơng số trạng thái điểm 6 rồi đi vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt trở về thơng số trạng thái điểm 1. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 4.3: Máy lạnh hai cấp khơng trích hơi trung gian, làm mát trung gian khơng hồn tồn. MNTA: máy nén thấp áp; MNCA: máy nén cao áp; TBLM: thiết bị làm mát; TBNT: thiết bị ngưng tụ; VTL: van tiết lưu; TBBH: thiết bị bay hơi. 4.2.2 Tính tốn chu trình: 1) Cơng tiêu thụ máy nén thấp áp: lNAT = h2 – h1. 2) Cơng tiêu thụ máy nén cao áp: lNAC = h4 – h3. 3) Cơng nén: l = lNAT - lNAC. 4) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị làm mát trung gian: qMTG = h3 – h2. 5) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = h4 – h5. 6) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo = h1 – h6. 7) Hệ số làm lạnh:  = qo/l. 8) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén thấp áp: GNAT = Qo/qo. 9) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén áp cao: GNAC = GNAT. NAT 10) Thể tích hút máy nén thấp áp: Vh = GNAT.v1. NAC 11) Thể tích hút máy nén áp cao: Vh = GNAC.v3. 4.2.3 Nhận xét: 1) Nhiệt độ ở đầu hút máy nén áp cao là t3 cịn lớn do mơi chất chưa được làm mát hồn tồn. Thu vien DH SPKT TP. HCM -36
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Nếu giảm được t3 xuống thì t4 sẽ giảm, cơng nén lNAC sẽ giảm. 2) Áp suất trung gian tính tốn sơ bộ: pTG p o .p k 4.3 MÁY LẠNH 2 CẤP CĨ TRÍCH HƠI TRUNG GIAN, LÀM MÁT TRUNG GIAN KHƠNG HỒN TỒN, CĨ 2 TIẾT LƯU. 4.3.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 4.4: M áy lạnh 2 cấp cĩ trích hơi trung gian, làm mát trung gian khơng hồn tồn, cĩ 2 tiết lưu. 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: quá trình làm mát ở thiết bị làm mát; 34 và 10-4 quá trình hồ trộn 2 dịng mơi chất lạnh; 45: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 56: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ; 67: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 1; 89: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 2; 91: quá trình bay hơi ở thiết bị bay hơi. MNTA: máy nén thấp áp; MNCA: máy nén cao áp; TBLM: thiết bị làm mát; TBNT: thiết bị ngưng tụ; VTL1: van tiết lưu 1; VTL2: van tiết lưu 2; TBBH: thiết bị bay hơi. Chu trình: Trong sơ đồ này (Hình 4.4) mơi chất đi qua máy nén thấp áp và máy nén áp cao khơng bằng nhau do cĩ trích một phần hơi trung gian, hơi này tạo ra sau tiết lưu TL1. Hơi mơi chất với áp suất po, nhiệt độ T1 được nén ở máy nén thấp áp đến áp suất trung gian pTG. Tiếp theo được làm mát đến điểm 3 ở thiết bị làm mát trung gian. Sau khi ra khỏi thiết bị làm mát trung gian hơi mơi chất được hỗn hợp với buồng hơi bão hịa khơ sau van tiết lưu TL1 ứng với thơng số trạng thái 10 tạo thành hỗn hợp cĩ thơng số trạng thái 4. Máy nén cao áp nén đến áp suất pk ứng với điểm 5. Hơi cao áp được đưa vào bộ ngưng và ngưng tụ đến điểm 6. Lỏng tiết lưu qua tiết lưu 1 đến trạng thái 7. Phần hơi sinh ra sau van tiết lưu TL1 với trạng thái 10 được đưa trở lại đầu hút máy nén áp cao; phần lỏng với trạng thái 9 đi tiếp qua van tiết lưu TL2 vào thiết bị Thu vien DH SPKT TP. HCM -37
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh bay hơi nhận nhiệt qo đến thơng số trạng thái 1 rồi về đầu hút máy nén thấp áp. 4.3.2 Tính tốn chu trình: Chu trình được tính tốn cho 1kg mơi chất đi qua thiết bị bay hơi . 1) Xác định lượng lỏng hĩa hơi sau van tiết lưu TL1: . Xác định theo phương trình cân bằng nhiệt bình trung gian: (1 + ).h7 = h8 + .h10 h h 7 8 h10 h 7 2) Cơng máy nén thấp áp: lNAT = h2 – h1. 3) Cơng máy nén áp cao: lNAC = (1 + ).(h5 – h4). 4) Cơng nén: l = lNAT + lNAC. 5) Nhiệt lượng tỏa ra ở thiết bị làm mát trung gian: qMTG = h2 – h3. 6) Nhiệt lượng tỏa ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = (1 + ).(h5 – h6). 7) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo = h1 – h9. 8) Hệ số làm lạnh:  = qo/l. 9) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén thấp áp: GNAT = Qo/qo. 10) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén áp cao: GNAC = (1 + )GNAT. NAT 11) Thể tích hút máy nén thấp áp: Vh = GNAT.v1. NAC 12) Thể tích hút máy nén áp cao: Vh = GNAC.v4. 4.3.3 Nhận xét: 1) Do giảm được nhiệt độ đầu hút nén cao áp nên nhiệt độ cuối tầm nén cao áp T5 nhỏ hơn so với 4.2. Cơng nén cao ápBan ở quyen4.3 lNAC © Truong = (1 + DH ).(h Su5 –pham h4) nhỏ Ky hơnthuat so TP. với HCM 4.2 lNAC = h4 – h3. 2) Nhiệt độ thấp nhất ở đầu hút máy nén áp cao cĩ thể đạt được là T10. 4.4 MÁY LẠNH 2 CẤP CĨ TRÍCH HƠI TRUNG GIAN, LÀM MÁT TRUNG GIAN HỒN TỒN, CĨ 2 TIẾT LƯU. 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Chu trình: Hơi mơi chất sau thiết bị bay hơi với các thơng số trạng thái 1 (po, t1) được máy nén thấp áp NTA (Hình 4.5) nén đoạn nhiệt đến trạng thái 2 với áp suất ptg rồi đưa sang bình trung gian, làm mát đẳng áp, làm mát hồn tồn đến trạng thái 3 nhờ một phần lỏng  bay hơi ở bình trung gian. Hơi bảo hịa khơ đi vào máy nén cao áp NCA, nén tới pk theo quá trình 34 rồi tới thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ đẳng áp, nhả nhiệt qk theo quá trình 45. Lỏng cao áp qua van tiết lưu TL1, tiết lưu theo quá trình 56 đến ptg rồi đi vào bình trung gian. Tại bình trung gian phần hơi sinh ra sau van tiết lưu TL1 được đưa về đầu hút máy nén cao áp, phần lỏng  bay hơi để làm mát hồn tồn 1 kg hơi qua nhiệt trung áp, phần lỏng cịn lại (1 kg) được đưa đến van tiết lưu TL2 tiết lưu theo quá trình 78 đến đến áp suất po rồi đưa vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt qo theo quá trình 81 rồi trở về máy nén thấp áp NTA. Thu vien DH SPKT TP. HCM -38
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Hình 4.5: Máy lạnh 2 cấp cĩ trích hơi trung gian, làm mát trung gian hồn tồn, cĩ 2 tiết lưu. 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: quá trình làm mát hồn tồn trong bình trung gian; 34: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 45: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ; 56: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 1; 78: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 2; 81:Ban quá quyen trình bay© Truong hơi ở DHthiết Su bị pham bay hơi. Ky thuat TP. HCM MNTA: máy nén thấp áp; MNCA: máy nén cao áp; TBNT: thiết bị ngưng tụ; VTL1: van tiết lưu 1; VTL2: van tiết lưu 2; TBBH: thiết bị bay hơi. 4.4.2 Tính tốn chu trình: Chu trình được tính tốn cho 1 kg qua thiết bị bay hơi. - : lượng hơi sau van tiết lưu TL1. - : Lượng lỏng bay hơi ở bình trung gian để làm mát hồn tồn 1 kg hơi qua nhiệt trung áp. - Lượng mơi chất đi qua máy nén cao áp là 1 + + . 1) Xác định  theo phương trình cân bằng nhiệt: .h7 + 1.h2 = (1 + ).h3. h h  2 3 h3 h 7 2) Xác định qua van tiết lưu TL1: h5 = h6 (1 + + ).h6 = (1 + ).h7 + .h4 h h h h h h 1   6 7 2 7  6 7 h4 h 6 h3 h 7 h4 h 6 3) Cơng máy nén thấp áp: lNAT = h2 – h1. 4) Cơng máy nén cao áp: lNAC = (1 + +)(h4 – h3). 5) Cơng nén: l = lNAT + lNAC. Thu vien DH SPKT TP. HCM -39
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 6) Nhiệt lượng tỏa ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = (1 + +)(h4 – h5). 8) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo = h1 – h8. 9) Hệ số làm lạnh:  = qo/l. 10) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén thấp áp: GNAT = Qo/qo. 11) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén cao áp: GNAC = (1 + +)GNAT. NAT 12) Thể tích hút của máy nén thấp áp: Vh = GNAT.v1. NAC 13) Thể tích hút máy nén cao áp: Vh = GNAC.v3. 4.5 MÁY LẠNH 2 CẤP LÀM MÁT TRUNG GIAN HỒN TỒN, CĨ 2 CHẾ ĐỘ BỐC HƠI. 4.5.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Do yêu cầu bảo quản hay gia cơng lạnh các mặt hàng ở nhiệt độ khác nhau ta lắp đặt hệ thống máy lạnh 2 cấp cĩ hai chế độ bốc hơi. Trong sơ đồ nguyên lý cĩ lắp thiết bị bay hơi trung gian BHTG làm việc với các thơng số ptg, ttg. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 4.6: Máy lạnh 2 cấp làm mát trung gian hồn tồn, cĩ 2 chế độ bốc hơi. 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: quá trình làm mát hồn tồn trong bình trung gian; 34: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 45: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ; 56: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 1; 78: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 2; 73: quá trình bay hơi ở thiết bị bay hơi số 1; 81: quá trình bay hơi ở thiết bị bay hơi số 2. Chu trình: Hơi mơi chất sau thiết bị bay hơi thấp áp TBBH2 với thơng số trạng thái 1 (po, t1) được máy nén áp thấp NTA (Hình 4.6) nén đoạn nhiệt theo quá trình 12 đến ptg rồi đi vào bình trung gian, được làm mát hồn tồn đến điểm 3 nhờ một phần lỏng  bay hơi ở bình trung gian. Hơi bảo hịa khơ đi ra khỏi bình trung gian vào máy nén cao áp NCA, nén tới pk rồi tới thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ đẳng áp theo quá trình 45, nhả nhiệt qk. Lỏng cao áp qua van tiết lưu TL1, tiết lưu theo quá trình 56 đến áp suất ptg rồi đi vào bình trung gian. Tại bình trung gian phần hơi Thu vien DH SPKT TP. HCM -40
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh sinh ra sau van tiết lưu 1 được đưa về đầu hút máy nén cao áp, phần lỏng  bay hơi làm mát hồn tồn 1kg hơi quá nhiệt trung áp, phần lỏng  đưa sang thiết bị bay hơi TBBH1, phần lỏng 1 kg cịn lại được đưa đến van tiết lưu TL2 tiết lưu theo quá trình 78 đến áp suất po rồi đưa vào thiết bị bay hơi nhận nhiệt qo theo quá trình 81 rồi trở về máy nén thấp áp NTA. 4.5.2 Tính tốn chu trình: tg tg Các dữ kiện cho trước tw, to , to, Qo , Qo. Từ các số liệu trên ta xác định các thơng số trạng thái của các điểm nút của chu trình 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. Chu trình được tính tốn cho 1 kg mơi chất đi qua máy nén thấp áp NTA: : là lượng lỏng mơi chất bình trung gian đi qua thiết bị bay hơi trung gian TBBH1 khi cĩ 1 kg mơi chất đi qua máy nén thấp áp. : lượng hơi sau van tiết lưu TL1. : lượng lỏng bay hơi ở bình trung gian để làm mát hồn tồn 1 kg hơi quá nhiệt trung áp. Lượng mơi chất đi qua máy nén cao áp là 1 + +  + . 1) Tính giá trị của : - Năng suất lạnh riêng khối lượng trung áp và thấp áp: tg qo h3 h 7 ; qo h 1 h 8 . - Lưu lượng mơi chất lạnh đi qua các thiết bị bay hơi tương ứng: Qtg G o ; tg qtg Ban quyen © Truong DH oSu pham Ky thuat TP. HCM Qo G NAT qo -  = Gtg / GNAT 2) Xác định trị số  theo phương trình cân bằng nhiệt: h2 + .h7 = (1 + ).h3 h h  2 3 h3 h 7 3) Xác định trị số : (1 +  + + ).h6 = (1 +  + ).h7 + .h3 h h (1   ) 6 7 h3 h 6 4) Cơng cấp cho máy nén thấp áp: lNAT = h2 – h1. 5) Cơng cấp cho máy nén áp cao: lNAC = (1 + +  + ). (h4 – h3) 6) Cơng cấp cho chu trình: l = lNAT + lNAC 7) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = (1 + + + )(h4 – h5). 8) Nhiệt lượng nhận được ở các thiết bị bay hơi: qo q o q o,tg . q 9) Hệ số làm lạnh:  o ’ l 10) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén thấp áp: GNAT = Qo/qo. 11) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén cao áp: GNAC = (1 + + + )GNAT. NAT 12) Thể tích hút của máy nén thấp áp: Vh = GNAT.v1. NAC 13) Thể tích hút máy nén cao áp: Vh = GNAC.v3. Thu vien DH SPKT TP. HCM -41
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh 4.5.3 Nhận xét: Ngồi sơ đồ lấy lỏng từ bình trung gian cấp cho thiết bị bay hơi TBBH1 như trên cịn cĩ sơ đồ cấp lỏng trực tiếp từ thiết bị ngưng tụ TBNT qua van tiết lưu VTL3 cho thiết bị bay hơi TBBH1 như hình 4.7 Hình 4.7: Máy lạnhBan 2 quyencấp làm © Truong mát trung DH gian Su pham hồn Ky tồn, thuat cĩ 2TP. chế HCM độ bốc hơi. 4.6 MÁY LẠNH 2 CẤP CĨ TRÍCH HƠI TRUNG GIAN, LÀM MÁT TRUNG GIAN HỒN TỒN, BÌNH TRUNG GIAN LOẠI ỐNG TRAO ĐỔI NHIỆT (ỐNG XOẮN LỊ XO) 4.6.1 Mục đích dùng bình trung gian cĩ ống trao đổi nhiệt (ống xoắn lị xo): Đối với các xí nghiệp lạnh cĩ cơng suất lớn thì cĩ nhiều thiết bị bay hơi phải đặt tương đối xa hoặc cao so với giàn máy. Do đĩ dịch lỏng cấp đến thiết bị bay hơi cĩ tổn thất áp suất tương đối lớn. Nếu dùng áp suất pTG để cấp lỏng cho các thiết bị bay hơi này thì sẽ khơng đảm bảo cĩ đủ lượng mơi chất cần thiết, do đĩ sẽ khơng đạt năng suất lạnh cần thiết. Để khắc phục ta dùng bơm lỏng bơm dịch từ bình trung gian đến các thiết bị bay hơi ở xa hoặc đưa dịch lỏng với áp suất pk từ thiết bị ngưng tụ tới ống trao đổi nhiệt (thơng dụng là ống xoắn lị xo) trong bình trung gian để quá lạnh rồi đưa đến thiết bị bay hơi và chỉ tiết lưu 1 lần ngay tại thiết bị bay hơi. Ống xoắn lị xo nhằm làm quá lạnh mơi chất trước van tiết lưu, giảm bớt tổn thất khơng thuận nghịch trong quá trình tiết lưu từ pk đến po. 4.6.2 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Thu vien DH SPKT TP. HCM -42
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Hình 4.8: Máy lạnh 2 cấp cĩ trích hơi trung gian, làm mát trung gian hồn tồn, bình trung gian loại ống xoắn. 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: quá trình làm mát hồn tồn trong bình trung gian; 34: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 45: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiếtBan bịquyen ngưng © Truong tụ; 56: DH quá Su trình pham tiết Ky lưu thuat ở van TP. tiết HCM lưu 1; 78: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 2; 81: quá trình bay hơi ở thiết bị bay. - Dịng chất lỏng chính tới thiết bị bay hơi chỉ tiết lưu 1 lần ở van tiết lưu TL2 theo quá trình 7-8. - Dịng mơi chất lỏng chính được làm quá lạnh theo quá trình 5-7 nhờ lượng lỏng trung áp  bốc hơi ở bình trung gian theo quá trình 9-3. - Độ chênh nhiệt thn = t7 – t9 cịn gọi là độ hồn nhiệt, đánh giá mức độ hồn thiện nhiệt động o của sơ đồ, thn càng bé càng tốt. Thơng thường thn = 34 C. 4.6.3 Tính tốn chu trình: Chu trình được tính tốn cho 1 kg mơi chất đi qua máy nén thấp áp NTA: - : là lượng lỏng mơi chất lạnh trong bình trung gian bay hơi để làm quá lạnh 1 kg lỏng cao áp tương ứng khi cĩ 1 kg mơi chất đi qua máy nén thấp áp. - : lượng hơi sau van tiết lưu TL1. - : lượng lỏng mơi chất lạnh bay hơi ở bình trung gian để làm mát hồn tồn 1 kg hơi quá nhiệt trung áp. - Lượng mơi chất đi qua máy nén cao áp là 1 + +  + . 1) Tính giá trị của : h5 –h7 = (h3 – h9)  = (h5 –h7)/( h3 – h9) 2) Xác định trị số  theo phương trình cân bằng nhiệt: h2 + .h9 = (1 + ).h3 Thu vien DH SPKT TP. HCM -43
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh h h  2 3 h3 h 9 3) Xác định trị số : ( + + ).h6 = ( + ).h9 + .h3 h h    6 9 h3 h 6 4) Cơng cấp cho máy nén thấp áp: lNAT = h2 – h1. 5) Cơng cấp cho máy nén áp cao: lNAC = (1 + +  + ). (h4 – h3) 6) Cơng cấp cho chu trình: l = lNAT + lNAC 7) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = (1 + +  + )(h4 – h5). 8) Nhiệt lượng nhận được ở các thiết bị bay hơi: qo = h1 – h8. q 9) Hệ số làm lạnh:  o ; l 10) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén thấp áp: GNAT = Qo/qo. 11) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén cao áp: GNAC = (1 + + + )GNAT. NAT 12) Thể tích hút của máy nén thấp áp: Vh = GNAT.v1. NAC 13) Thể tích hút máy nén cao áp: Vh = GNAC.v3. 4.6.4 So sánh hai loại bình trung gian: Bình trung gian khơng cĩ ống xoắn lị xo: + Ưu điểm: - Cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo. - Độ hồn nhiệt bằng Bankhơng: quyen thn © =0.Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM + Nhược điểm: - Dầu dễ bị cuốn từ bình trung gian vào thiết bị bay hơi . - Khĩ cấp mơi chất cho các thiết bị bay hơi cĩ trở lực lớn. Bình trung gian khơng cĩ ống xoắn lị xo dùng khi các thiết bị bay hơi gần phịng máy; nếu khơng phải dùng kèm bơm cấp dịch. Bình trung gian cĩ ống xoắn lị xo: + Ưu điểm: - Dễ dàng cấp lỏng cho thiết bị bay hơi. - Dễ tự động hĩa và điều khiển. + Nhược điểm: - Cấu tạo phức tạp hơn. - Độ hồn nhiệt thn > 0 nên hiệu quả kém hơn bình trung gian rỗng. Trong thực tế loại bình trung gian ống xoắn thơng dụng hơn. 4.7 MÁY LẠNH 2 CẤP, LÀM MÁT TRUNG GIAN KHƠNG HỒN TỒN, BÌNH TRUNG GIAN ỐNG XOẮN. 4.7.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Thu vien DH SPKT TP. HCM -44
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Hình 4.9: Máy lạnh 2 cấp cĩ trích hơi trung gian, làm mát trung gian hồn tồn, bình trung gian loại ống xoắn. 12: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén thấp áp; 23: quá trình làm mát hồn tồn trong bình trung gian; 34: quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén cao áp; 45: quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ; 56: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 1; 78: quá trình tiết lưu ở van tiết lưu 2; 81: quá trình bay hơi ở thiết bị bay. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM - Dịng chất lỏng chính tới thiết bị bay hơi chỉ tiết lưu 1 lần ở van tiết lưu TL2 theo quá trình 7-8. - Dịng mơi chất lỏng chính được làm quá lạnh theo quá trình 5-7 nhờ lượng lỏng trung áp  bốc hơi ở bình trung gian theo quá trình 10-9. - Độ chênh nhiệt thn = t7 – t10 cịn gọi là độ hồn nhiệt, đánh giá mức độ hồn thiện nhiệt o động của sơ đồ, thn càng bé càng tốt. Thơng thường thn = 34 C. 4.7.2 Tính tốn chu trình: Chu trình được tính tốn cho 1 kg mơi chất đi qua máy nén thấp áp NTA: - : là lượng lỏng mơi chất lạnh trong bình trung gian bay hơi để làm quá lạnh 1 kg lỏng cao áp tương ứng khi cĩ 1 kg mơi chất đi qua máy nén thấp áp. - : lượng hơi sau van tiết lưu TL1. - Lượng mơi chất đi qua máy nén cao áp là 1 + + . 1) Tính giá trị của : h5 –h7 = (h9 – h10)  = (h5 –h7)/( h9 – h10) h6 h 10 2) Xác định trị số : ( + ).h6 = .h10 + .h9   h9 h 6 3) Enthalpy trạng thái 3 được xác định theo cơng thức: 1.h2 + ( + ).h9 = (1 + + ).h3 4) Cơng cấp cho máy nén thấp áp: lNAT = h2 – h1. 5) Cơng cấp cho máy nén áp cao: lNAC = (1 + + ). (h4 – h3) 6) Cơng cấp cho chu trình: l = lNAT + lNAC 7) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = (1 + + )(h4 – h5). 8) Nhiệt lượng nhận được ở các thiết bị bay hơi: qo = h1 – h8. Thu vien DH SPKT TP. HCM -45
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh q 9) Hệ số làm lạnh:  o ; l 10) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén thấp áp: GNAT = Qo/qo. 11) Lượng mơi chất tuần hồn qua máy nén cao áp: GNAC = (1 + + )GNAT. NAT 12) Thể tích hút của máy nén thấp áp: Vh = GNAT.v1. NAC 13) Thể tích hút máy nén cao áp: Vh = GNAC.v3. 4.8 MÁY LẠNH 3 CẤP. 4.8.1 Mục đích dùng máy lạnh 3 cấp: o Khi cần nhiệt độ bảo quản hàng lạnh ở dải nhiệt độ tf = - 50  -70 C ta dùng máy lạnh 3 cấp. 4.8.2 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Hình 4.10: Máy lạnh 3 cấp. - Máy lạnh 3 cấp theo sơ đồ hình 4.10 cĩ 3 van tiết lưu và 2 bình trung gian loại khơng cĩ ống xoắn lị xo. Hệ thống cĩ thể lắp thêm 2 thiết bị bay hơi ở ptg1, ttg1 và ptg2, ttg2. - Trong các trường hợp cần thiết thì các bình trung gian cĩ thể là loại cĩ ống xoắn lị xo. - Nếu chỉ cĩ 1 thiết bị bay hơi thấp áp thì các áp suất trung gian được lấy sơ bộ như sau: pk p tg1 ptg2 pk 3 ptg1 ptg2 p0 po 4.8.3 Tính tốn chu trình: Chu trình được tính tốn cho 1kg mơi chất đi qua thiết bị bay hơi thấp áp. 1) Xác định 2: 2 là lượng lỏng trong bình trung gian 2 bốc hơi để làm mát hồn tồn 1kg hơi mơi chất của máy nén thấp áp: Thu vien DH SPKT TP. HCM -46
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh h 2 h 3 2(h3 – h9) = h2 – h3 2 h3 h 9 2) Xác định 2: 2 là lượng hơi mơi chất sau tiết lưu 2 để cĩ (1+2 ) lượng lỏng đi vào bình trung gian 2: (1+ 2 + 2).h8’ = (1+ 2).h9 + 2.h3 h9 h 8' 2 1  2  h3 h 8' 3) Xác định 1: 1 là lượng lỏng ở bình trung gian 1 bị bốc hơi để làm mát hồn tồn (1+ 2 +2) lượng hơi mơi chất của máy nén cao áp đi vào bình trung gian 1. 1(h5 – h8) = (1+ 2 + 2)(h4 – h5) h4 h 5 1 1 2 h5 h 8 4) Xác định 1: 1 là lượng hơi sau van tiết lưu 1 để cĩ (1+ 2 + 1 +2) lượng lỏng đi vào bình trung gian 1. (1 + 1 + 1 + 2 + 2).h7’ = (1+ 1 + 2 + 2).h8 + 1.h5 h7' h 8 1 1  1 2  2 h5 h 7' 5) Cơng máy nén hạ áp: lmnha = h2 – h1. 6) Cơng máy nén trung áp: lmnta = (1 + 2 + 2)(h4 – h3). 7) Cơng máy nén cao áp: lmnca = (1 + 1 + 1 + 2 + 2)(h6 – h5). 8) Cơng nén: l = lmnta + lmntaBan + quyenlmnca. © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM 9) Nhiệt lượng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ: qk = (1 + 1 + 1 + 2 + 2)(h6 – h7). 10) Nhiệt lượng nhận được ở thiết bị bay hơi: qo = h1 – h9’. 11) Hệ số làm lạnh:  = qo/l. 12) Khối lượng tuần hồn giờ qua máy nén hạ áp: Gmnha = Qo/qo. 13) Khối lượng tuần hồn giờ qua máy nén trung áp: Gmnta = (1 + 2 + 2). Gmnha. 14) Khối lượng tuần hồn giờ qua máy nén cao áp: Gmnca = (1+ 1 + 1 + 2 + 2).Gmnha. 15) Thể tích tuần hồn giờ của máy nén hạ áp: Vh, mnha = Gmnha.v1. 16) Thể tích tuần hồn giờ của máy nén trung áp: Vh, mnta = Gmnta.v3. 17) Thể tích tuần hồn giờ của máy nén cao áp: Vh, mnca = Gmnca.v5. 4.9 MÁY LẠNH 3 CẤP SẢN XUẤT NƯỚC ĐÁ KHƠ CO2. Ngồi hệ thống lạnh 3 cấp làm việc theo chu trình kín cịn cĩ hệ thống máy lạnh 3 cấp sản xuất CO2 rắn theo chu trình hở. CO2 dùng để bảo quản thực phẩm ở nhiệt độ thấp rất tốt. Ở điều o o kiện áp suất khí quyển CO2 rắn bay hơi ở nhiệt độ – 79,8 C. Ở nhiệt độ mơi trường tmt = 25 C, CO2 ngưng tụ ở áp suất 56 bar. Sơ đồ nguyên lý: Điểm khác biệt với sơ đồ trên là thiết bị bay hơi được thay thế bằng bình thu hồi CO2 rắn, phần CO2 thiếu hụt do tạo thành đá khơ được bổ sung bằng các chai CO2 nạp từ bên ngồi vào đầu hút máy nén hạ áp. Đồ thị: Quá trình tiết lưu 9 – 9’ ở van tiết lưu 3 đi qua đường chuyển pha: Hơi + lỏng khí + rắn. Lượng khí 3 được xác định theo cơng thức: Thu vien DH SPKT TP. HCM -47
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh h9' h 10 h9’ = (1 - 3 ).h10 + 3.h11 3 h1 h 10 Hình 4.11: Máy lạnh 3 cấp chu trình hở. Điểm 12 trên đường po xác định quá trình nạp ga bổ sung: Nạp từ các chai chứa CO2 lỏng hoặc nạp khí CO2 được lấy Bantừ một quyen dây ©chuyền Truong cơng DH Sunghệ pham nào Ky đấy. thuat TP. HCM Điểm 1 được xác định: h1 = 3.h11 + (1 - 3 ).h12 Sau khi xác định xong điểm 1 thì mọi tính tốn giống như phần 3. Trong thực tế 3 0,5. 4.10 MÁY LẠNH GHÉP TẦNG. Để nhận được nhiệt độ thấp ngồi máy lạnh nhiều cấp người ta cịn sử dụng máy lạnh ghép tầng. Trong cuộc chạy đua hĩa lỏng các đơn khí của khơng khí máy lạnh ghép tầng được sử dụng với số tầng là 4. Máy lạnh ghép tầng là hệ thống máy lạnh cĩ nhiều tầng. Mỗi tầng là một hệ thống máy lạnh hồn chỉnh. Thiết bị bay hơi của tầng trên là thiết bị ngưng tụ của tầng dưới tiếp theo. 4.10.1 Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết: Hình 4.12: Máy lạnh ghép tầng. Thu vien DH SPKT TP. HCM -48
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh Sơ đồ trên là sơ đồ máy lạnh 2 tầng. Chu trình tầng trên 11, 21, 31, 41 và chu trình tầng dưới là 12, 22, 32, 42. Thiết bị bay hơi của tầng trên đồng thời là thiết bị ngưng tụ của tầng dưới. 4.10.2 Tính tốn chu trình: Ta cĩ tk2 > to1. Tính tốn riêng cho từng tầng, tính tốn cho cả hệ (). tk1 xác định theo tw. to2 xác định theo tf. tk2 và to1 nếu khơng cĩ phụ tải lạnh trung gian thì xác định định hướng theo cơng thức sau: tk1 - to1 = tk2 – to2. Các trình tự tính tốn tương tự cho máy lạnh 1 cấp. Điều kiện để máy lạnh ghép tầng làm việc ổ định là: Qo1 = Qk2; nghĩa là cơng suất lạnh của tầng trên bằng nhiệt lượng ngưng tụ của tầng dưới khi bỏ qua các tổn thất nhiệt. 4.10.3 Nhận xét: 1) Do các tầng vận hành độc lập nên mơi chất ở các tầng cĩ thể khác nhau. 2) Mơi chất tầng dưới cĩ nhiệt độ đơng đặc nhỏ hơn nhiều so với mơi chất tầng trên. 3) Ở mỗi tầng cĩ thể sử dụng máy lạnh nhiều cấp. 4) Nếu 2 hệ thống lạnh gồm mơt hệ cĩ nhiều cấp và 1 hệ cĩ nhiêu tầng (mỗi tầng là 1 máy lạnh 1 cấp) thì máy lạnh ghép tầng đạt độ lạnh sâu hơn. 5) Khi thơng số ở một tầng nào đĩ bị sai lệch thì các tầng khác đều bị ảnh hưởng. Ví lý do này mà máy lạnh ghép tầng rất khĩ tự động hĩa. Vì vậy máy lạnh ghép tầng chỉ dùng rất hạn chế, khi khơng thể dùng máy lạnh nhiều cấp. Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Thu vien DH SPKT TP. HCM -49
Truong DH SPKT TP. HCM Kỹ thuật lạnh CHƯƠNG 5 MÁY LẠNH HẤP THỤ & MÁY LẠNH EJECTOR 5.1 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG: Máy lạnh hấp thụ thuộc nhĩm các máy lạnh sử dụng nhiệt năng. Mơi chất của máy lạnh hấp thụ là dung dịch của 2 đơn chất. Các đơn chất này sơi ở những nhiệt độ khác nhau khi ở cùng áp suất. Đơn chất cĩ nhiệt độ sơi thấp hơn là mơi chất làm lạnh, đơn chất cịn lại là chất hấp thụ. Dung dịch được sử dụng thơng dụng nhất để làm lạnh là hỗn hợp H2O + NH3, H2O + LiBr. Hỗn hợp H2O-NH3 cĩ mơi chất làm lạnh là NH3, chất hấp thụ là H2O. Hỗn hợp LiBr-H2O cĩ mơi chất làm lạnh là H2O, chất hấp thụ là LiBr. o Máy lạnh hấp thụ H2O-NH3 được sử dụng để làm lạnh ở giải nhiệt độ 0 đến -70 C. o Máy lạnh hấp thụ BrLi-H2O được sử dụng để làm lạnh nước đến +4 C. Hình 5.1: Đồ thị t- quá trình sơi của hỗn hợp Ban quyen © Truong DH Su pham Ky thuat TP. HCM Chúng ta chỉ nghiên cứu máy lạnh hấp thụ H2O-NH3 một cấp. Quá trình sơi của hỗn hợp ở áp suất khơng đổi (Hình 5.1) như sau: nhiệt độ sơi của hỗn hợp phụ thuộc vào thành phần khối lượng của các đơn chất. Nhiệt độ sơi của hỗn hợp sẽ tăng lên nếu tăng thành phần khối lượng của đơn chất cĩ nhiệt độ sơi cao. Nhiệt độ sơi của hỗn hợp phụ thuộc vào thành phần khối lượng các đơn chất được biểu diển trên đồ thị t -  vớí  là thành phần khối lượng của chất hấp thụ.Nhiệt độ tA bằng nhiệt độ sơi của mơi chất làm lạnh ở áp suất hỗn hợp, nhiệt độ tB bằng nhiệt độ sơi của chất hấp thụ ở áp suất hỗn hợp. o o Ví dụ NH3-H2O cĩ tA=-33,4 C ; tB= 100 C nếu áp suất của hỗn hợp là 1 bar. Thành phần của pha hơi khác thành phần của pha lỏng vì mơi chất làm lạnh dễ bay hơi nên mơi chất làm lạnh bay hơi trước, bay hơi dễ dàng hơn. Do đĩ thành phần mơi chất làm lạnh ở pha hơi cao hơn thành phần mơi chất làm lạnh ở pha lỏng. Đường liền nét biểu diễn thành phần của hỗn hợp ở pha lỏng bắt đầu sơi. Đường đứt nét biểu diển pha hơi bão hồ khơ tương ứng. Phần giữa 2 đường biểu thị vùng hơi bão hồ ẩm của hỗn hợp. Quá trình ngưng tụ xảy ra ngược lại. Như vậy trong quá trình sơi, thành phần của mơi chất làm lạnh tăng lên ở pha hơi, thành phần chất hấp thụ tăng lên ở pha lỏng. Nếu pha hơi được làm ngưng tụ lại và tiếp tục cho đun sơi thì ta sẽ được pha hơi sau cĩ thành phần mơi chất làm lạnh cao hơn nữa. Máy lạnh hấp thụ cĩ 2 loại: máy lạnh hấp thụ làm việc liên tục và máy lạnh hấp thụ làm việc theo chu kỳ. Chúng ta chỉ nghiên cứu máy lạnh hấp thụ làm việc liên tục. Ngày nay, người ta đã đưa vào sử dụng máy lạnh hấp thụ cĩ năng suất lạnh đến 10MW. Máy lạnh hấp thụ cĩ thể sử dụng các nguồn nhiệt dư thừa bỏ đi như khĩi của tuabin khí, các cụm máy phát Diesel, khĩi thải các lị nung, lị luyện gang thép, Máy lạnh hấp thụ cĩ thể sử dụng các nhiên liệu rẻ tiền và cĩ thể dùng ở các nơi khơng cĩ điện. Máy lạnh hấp thụ khơng cĩ các bộ phận chuyển động cơ khí nên khơng cĩ tiếng ồn, khơng bị bào mịn cơ khí nên tuổi thọ lớn. Thu vien DH SPKT TP. HCM -50