CS KT NHIỆT LẠNH VÀ ĐHKK CD - Nguồn: BCTECH

Trường hợp dàn nóng quá dơ, khi môi chất lạnh không thể trao đổi nhiệt được với không khí nhờ chức năng giải nhiệt của dàn nóng thì cho dù có bình chứa cao áp đi nữa thì lúc này hơi kh[r]

UBND TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

GIÁO TRÌNH

MƠ ĐUN: CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆT - LẠNH VÀ ĐHKK NGHỀ : KỸ THUẬT MÁY LẠNH & ĐHKK

TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG NGHỀ

(Ban hành kèm theo Quyết định số: 297/QĐ-CĐKTCN ngày 24 tháng 08 năm 2020 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ BR – VT)

BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2020

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập nghiên cứu cho giảng viên sinh viên nghề Kỹ thuật máy lạnh Điều hòa khơng khí trường Cao đẳng Kỹ thuật Cơng nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu Chúng thực biên soạn tài liệu Cơ sở kỹ thuật nhiệt _ Lạnh Điều hịa khơng khí

Tài liệu biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy học tập, lưu hành nội nhà trường nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Nhằm đáp ứng nhu cầu học tập nghiên cứu cho giảng viên sinh viên nghề Kỹ thuật máy lạnh Điều hịa khơng khí trường Cao đẳng Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa – Vũng Tàu Chúng thực biên soạn tài liệu Cơ sở kỹ thuật nhiệt _ Lạnh Điều hịa khơng khí

Tài liệu biên soạn thuộc loại giáo trình phục vụ giảng dạy học tập, lưu hành nội nhà trường nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình “ Cơ sở kỹ thuật nhiệt _ lạnh điều hòa khơng khí” nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức lý thuyết sở nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Tài liệu gồm

Bài 1: Tổng quan kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí Bài 2: Cơ sở nhiệt động kỹ thuật

Bài 3: Cơ sở truyền nhiệt Bài 4: Cơ sở kỹ thuật lạnh

Bài 5: Các thiết bị hệ thống lạnh Bài 6: Cơ sở kỹ thuật điều hịa khơng khí

Yêu cầu học viên sau học xong module học viên phải nắm kiến thức lý thuyết sở nghề Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí

Giáo trình tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành Kỹ thuật máy lạnh điều hòa khơng khí

Trong q trình biên soạn chắn chúng tơi cịn có nhiều thiếu sót, mong q độc giả góp ý để tơi hồn thiện tốt cho lần chỉnh sữa sau Mọi góp ý xin gửi Email: congnt@bctech.edu.vn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 12 tháng năm 2020

Người biên soạn

MỤC LỤC

TRANG

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ 10

ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 10

1 Khái quát chung 10

1.1 Vai trò, vị trí 10

1.2 Yêu cầu 11

2 Ý nghĩa kỹ thuật lạnh đời sống kỹ thuật 11

2.1 Ứng dụng lạnh bảo quản thực phẩm 11

2.2 Ứng dụng lạnh công nghiệp 12

2.3 Ứng dụng lạnh nông nghiệp 13

2.4 Ứng dụng lạnh điều tiết khơng khí 13

2.5 Ứng dụng lạnh y tế 14

2.6 Ứng dụng lạnh thể dục thể thao 14

2.7 Ứng dụng lạnh đời sống 15

2.8 Một số ứng dụng khác 15

BÀI 2: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT 16

1 Các môi chất thông số trạng thái môi chất 16

1.1 Khái niệm môi chất (chất môi giới) 16

1.2 Các thông số trạng thái môi chất 16

1.2.1 Nhiệt độ 16

1.2.2 Áp suất 17

1.2.3 Thể tích riêng khối lượng riêng 19

1.2.4 Nội 19

1.2.5 Nhiệt nhiệt dung riêng 19

1.2.6 Công 20

2 Hơi thông số trạng thái 21

2.2 Q trình hóa đẳng áp 22

3 Các trình nhiệt động 23

3.5 Quá trình lưu động tiết lưu 25

3.5.1 Quá trình lưu động 25

3.5.2 Quá trình tiết lưu 26

4 Chu trình nhiệt động máy lạnh bơm nhiệt 27

4.1 Khái niệm định nghĩa chu trình nhiệt động 27

4.1.1 Định nghĩa chu trình 27

4.1.2 Chu trình thuận chiều 27

4.1.3 Chu trình ngược chiều 27

4.1.4 Chu trình Carno 28

4.1.5 Định luật nhiệt động II 29

Phát biểu Clausius 29

Phát biểu Kenvil Planck 30

4.2 Chu trình nhiệt động máy lạnh bơm nhiệt 30

4.2.1 Sơ đồ nguyên lý 30

4.2.2 Đồ thị 31

4.2.3 Hệ số làm lạnh bơm nhiệt 31

4.2.4 Chu trình máy lạnh hấp thụ 32

BÀI 3: CƠ SỞ TRUYỀN NHIỆT 34

1 Dẫn nhiệt 34

1.1 Các khái niệm định nghĩa 34

1.1.1 Trường nhiệt độ 34

1.1.2 Gradient nhiệt độ 35

1.1.3 Mật độ dòng nhiệt 35

1.1.4 Định luật Fourier dẫn nhiệt 35

1.1.5 Hệ số dẫn nhiệt 36

1.2 Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách phẳng vách trụ 36

2.2 Các nhân tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt đối lưu 37

2.3 Một số hình thức trao đổi nhiệt đối lưu thường gặp 38

2.4 Tỏa nhiệt sôi ngưng 39

2.4.1 Khái niệm chung 39

2.4.2 Tỏa nhiệt sôi 39

2.4.3 Tỏa nhiệt ngưng 40

3 Trao đổi nhiệt xạ 41

3.1 Các khái niệm định nghĩa 41

3.2 Các dòng nhiệt trao đổi xạ vật 41

3.3 Bức xạ mặt trời (nắng) 42

4 Truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt 42

4.1 Truyền nhiệt tổng hợp 42

4.2 Truyền nhiệt qua vách 42

4.3 Truyền nhiệt qua vách phẳng vách trụ 43

4.4 Truyền nhiệt qua vách có cánh 43

4.5 Tăng cường truyền nhiệt cách nhiệt 44

4.6 Thiết bị trao đổi nhiệt 44

BÀI 4: CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH 46

1 Khái quát chung 46

1.1 Làm lạnh, cách nhiệt, nhiệt tải 46

2 Môi chất lạnh chất tải lạnh 47

2.1 Các môi chất lạnh thường dùng kỹ thuật lạnh 47

2.1.1 Khái niệm 47

2.1.2 Yêu cầu môi chất lạnh 48

2.1.3 Ký hiệu môi chất lạnh 49

2.1.4 Các môi chất lạnh thường dùng 50

2.1.5 Dầu nhớt lạnh bôi trơn block máy lạnh 58

2.2 Chất tải lạnh 60

2.2.1 Khái niệm: 60

2.2.3 Yêu cầu chất tải lạnh 61

2.2.4 Một số chất tải lạnh thường dùng 61

3 Các phương pháp làm lạnh bảo quản lạnh 62

3.1 Các phương pháp làm lạnh 62

3.1.1 Làm lạnh trình biến đổi pha (bay chất lỏng): 62

3.1.2 Làm lạnh trình giản nở đoạn nhiệt: 62

3.1.3 Làm lạnh hiệu ứng tiết lưu: 62

3.1.4 Làm lạnh hiệu ứng xoáy 63

3.1.5 Làm lạnh hiệu ứng nhiệt điện 63

3.1.6 Làm lạnh hiệu ứng từ 63

3.1.7 Phương pháp hòa trộn lạnh 64

3.2 Các phương pháp bảo quản lạnh 64

3.2.1 Bảo quản lạnh nước đá: 64

3.2.2 Bảo quản lạnh bay chất lỏng 64

3.2.3 Giải pháp giữ mức chất lỏng không đổi bình bay hơi: 66

4 Các hệ thống lạnh thông dụng 67

4.1 Hệ thống lạnh với cấp nén đơn giản 67

4.2 Hệ thống lạnh với hai cấp nén tiết lưu làm mát trung gian khơng hồn 68

4.3 Một số hệ thống lạnh khác 69

4.3.1 Hệ thống lạnh với cấp nén có hồi nhiệt 69

4.3.2 Chu trình cấp, tiết lưu làm mát trung gian khơng hồn tồn 70

4.3.3 Chu trình cấp, tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn 70

4.3.4 Chu trình cấp, tiết lưu, làm mát trung gian hồn tồn, bình trung gian ống xoắn 72

BÀI 5: CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG LẠNH 73

1 Máy nén 73

1.1 Vai trị vị trí 73

1.2 Các loại máy nén thường dùng hệ thống lạnh 74

1.2.3 Máy nén Trục vít

1.2.4 Máy nén khí ly tâm

1.2.5 Máy nén scroll (đĩa xoắn)

1.2.6 Một số máy nén khác (HS tự tìm hiểu thêm)

2 Thiết bị ngưng tụ

2.1 Vai trò vị trí

2.2 Các kiểu thiết bị ngưng tụ thường gặp

2.2.1 Thiết bị ngưng tụ làm mát nước

2.2.2 Thiết bị ngưng tụ làm mát khơng khí 11

2.2.3 Thiết bị ngưng tụ làm mát nước khơng khí 12

2.2.4 Tháp giải nhiệt 13

3 Thiết bị bay 14

3.1 Vai trị vị trí 14

3.2 Các kiểu thiết bị bay thường gặp 14

3.2.1 Thiết bị bay làm lạnh chất lỏng 14

3.2.2 Thiết bị bay làm lạnh khơng khí 18

4 Thiết bị tiết lưu 19

4.1 Vai trò vị trí 19

4.2 Các kiểu thiết bị tiết lưu thường gặp 19

4.2.1 Ống mao 19

4.2.2 Van tiết lưu 20

5 Một số thiết bị phụ hệ thống lạnh 23

5.1 Phin sấy, lọc 23

5.2 Bình tách dầu, chứa dầu 24

5.3 Bình tách lỏng 24

5.4 Van chặn 25

5.5 Van điện từ 25

5.6 Van chiều 25

5.7 Kính xem ga 26

5.9 Bình chứa hạ áp 28

5.10 Bình trung gian 28

5.11 Thiết bị hồi nhiệt 28

5.12 Một số thiết bị khác: Học sinh tìm hiểu thêm 29

5.13 Đường ống hệ thống lạnh 29

BÀI 6: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỀU HÒA KHƠNG KHÍ 31

1 Khơng khí ẩm 31

1.1 Các thông số trạng thái không khí ẩm 31

1.2 Một số q trình khơng khí ẩm điều hịa khồng khí 33

2 Hệ thống thơng gió điều hịa khơng khí 37

2.1 Một số khái niêm thơng gió điều hịa khơng khí 37

2.1.1 Khái niệm thơng gió 37

2.1.2 Khái niệm điều hịa khơng khí 37

2.1.3 Khái niệm nhiệt thừa tải lạnh cần thiết cơng trình 37

2.2 Các hình thức phân loại điều hịa khơng khí 38

2.2.1 Các hình thức điều hịa khơng khí 38

2.2.2 Phân loại hệ thống điều hòa khơng khí 39

1.2 Theo phương pháp xử lý nhiệt ẩm 39

1.3 Theo đặc điểm khâu xử lý nhiệt 39

2.2.3 Phân loại hệ thống thơng gió 42

2.3 Các khâu hệ thống điều hịa khồng khí 42

2.4 Các phương pháp thiết bị xử lý không khí 43

2.4.1 Làm lạnh khơng khí 43

2.4.2 Sưởi ấm 44

2.4.3 Khử ẩm 45

2.4.4 Tăng ẩm 46

2.4.5 Lọc bụi tiêu âm 46

3 Hệ thống vận chuyển phân phối khơng khí 48

3.1.2 Các dịng khơng khí tham gia trao đổi khơng khí phịng 49

3.2 Đường ống gió 53

3.2.1 Phân loại: 53

3.2.2 Cấu trúc hệ thống 54

3.3 Quạt gió 55

4 Các phần tử khác hệ thống điều hịa khơng khí 55

4.1 Khâu tự động điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm phòng 55

4.1.1 Tự động điều chỉnh nhiệt độ 55

4.1.2 Tự động điều chỉnh độ ẩm 56

4.2 Lọc bụi tiêu âm 56

4.2.1 Lọc bụi 56

4.2.2 Tiêu âm 56

4.3 Cung cấp nước cho điều hịa khồng khí 57

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN

Tên mô đun: Cơ sở kỹ thuật nhiệt - lạnh điều hịa khơng khí Mã mơn học: MĐ13

Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun:

- Vị trí: Là mơ đun sở học ban đâu

- Tính chất: Là mơ đun chun nghành thiên lý thuyết bắt buộc người học trình độ trung cấp, cao đẳng thuộc nghề Kỹ Thuật Máy Lạnh Điều Hịa Khơng Khí

- Ý nghĩa vai trị mơ đun: Mơ đun mô đun lý thuyết sở chuyên ngành quan trọng làm sở để học mô đun chuyên nghành khác

Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức:

+ Nắm tổng quan kỹ thuật Nhiệt - Lạnh điều hịa khơng khí chất khơng khí ẩm

+ Nắm kiến thức môi chất lạnh hệ thống máy lạnh điều hịa khơng khí

+ Trình bày chức vị trí máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, van tiết lưu hệ thống lạnh

+ Nắm cấu tạo nguyên lý hoạt động máy lạnh

+ Trình bày cấu trúc chức hệ thống điều hịa khơng khí - Về kỹ năng:

+ Tra bảng thông số trạng thái môi chất

+ Sử dụng đồ thị biết chuyển đổi số đơn vị đo nhiệt độ, đo áp suất - Về lực tự chủ trách nhiệm:

Người học có khả làm việc độc lập làm nhóm, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn học tập rèn luyện, có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ

Giới thiệu:

Bài giới thiệu tổng quan kỹ thuật máy lạnh điều hòa khơng khí trình bày vai trị, vị trí ứng dụng nghề kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí

Mục tiêu:

- Nắm khái niệm chung kỹ thuật Nhiệt - Lạnh điều hịa khơng khí - Hiểu ý nghĩa kỹ thuật lạnh đời sống kỹ thuật

- Xây dựng tác phong cơng nghiệp, làm việc theo ngun tắc 5S, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ nhau, có ý thức tự giác, kỷ luật cao, có tinh thần trách nhiệm học tập

Nội dung:

1 Khái quát chung 1.1 Vai trị, vị trí

 Vai trò

Kỹ thuật lạnh đời hàng trăm năm sử dụng rộng rãi nhiều nghành kỹ thuật khác Ngày kỹ thuật lạnh phát triển mạnh mẽ, sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày mở rộng trở thành nghành kỹ thuật vô quan trọng, thiếu đời sống kỹ thuật tất nước giới

 Vị trí

Người làm nghề “Kỹ thuật máy lạnh điều hịa khơng khí” thường bố trí làm việc sở, công ty dịch vụ chuyên ngành, siêu thị, Các nhà máy bia, chế biến sữa, bảo quản thủy hải sản; nhà máy chế tạo thiết bị máy lạnh, điều hịa khơng khí, cơng ty, tập đồn thi cơng lắp đặt, bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh điều hịa khơng khí tự mở cửa hang, công ty, doanh nghiệp để sửa chữa, bảo trì, lắp đặt thiết bị lạnh…

1.2 Yêu cầu

- Kiến thức: Tiếp thu kiến thức kỹ thuật điện – lạnh Hiểu biết kiến thức kĩ thuật điện – lạnh quy trình kĩ thuật nghề điện – lạnh

- Kĩ năng: Thao tác nhanh, chắn xác, có kỹ đo lường, sử dụng, bảo dưỡng, sữa chữa, lắp đặt thiết bị điện lạnh

- Thái độ: Yêu thích cơng việc, có ý thức bảo vệ mơi trường an toàn lao động Làm việc khoa học, kiên trì, thận trọng xác

- Sức khỏe: Có sức khỏe trung bình, khơng độ cao khơng 2 Ý nghĩa kỹ thuật lạnh đời sống kỹ thuật

Kỹ thuật lạnh đời hàng trăm năm sử dụng rộng rãi nghành kỹ thuật khác nhau: công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm, cơng nghiệp hóa chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, chế tạo, xử lý hạt giống, y học….và đặc biệt đời sống

2.1 Ứng dụng lạnh bảo quản thực phẩm

bảo quản thực phẩm Đây lãnh vực quan trọng kỹ thuật lạnh, nhằm đảm bảo cho thực phẩm: rau, quả, thịt, cá, sữa, …không bị phân hủy (thối rữa) vi khuẩn gây Đặc biệt nước có thời tiết nóng ẩm nước ta trình phân hủy (thối rữa) diễn nhanh Vì việc áp dụng kỹ thuật lạnh vào việc bảo quản thực phẩm cần thiết

Hình 1.1b: Ứng dụng lạnh bảo quản thực phẩm

Các kho lạnh bảo quản, kho lạnh chế biến phân phối, máy lạnh thương nghiệp đến tủ lạnh gia đình; nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp tàu thủy hay phương tiện vận tải khơng cịn xa lạ; kể ngành công nghiệp rượu bia, bánh kẹo, nước uống, sữa

2.2 Ứng dụng lạnh công nghiệp

Trong cơng nghiệp hóa chất sử dụng lạnh nhiều quy trình sản xuất khác để tạo nhiệt độ lạnh thích hợp cho hóa chất Hóa lỏng tách chất khí từ khơng khí ngành cơng nghiệp quan trọng, có ý nghĩa vơ to lớn với ngành luyện kim, chế tạo máy, y học, ngành sản xuất chế tạo khí, phân đạm, chất tải lạnh vv… Các loại khí trơ neon, agon vv… sử dụng cơng nghiệp hóa chất sản xuất bóng đèn Việc sản xuất vải sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh hỗ trợ tích cực kỹ thuật lạnh Thí dụ quy trình sản xuất tơ nhân tạo người ta phải làm lạnh bể quay tơ xuống nhiệt độ thấp u cầu cơng nghệ chất lượng đảm bảo

hóa trộn với bột sắt để tạo nên cao su từ tính hoặchịa trộn với phụ gia đạt độ đồng cao

Hình 1.2: Ứng dụng lạnh cơng nghiệp hóa chất 2.3 Ứng dụng lạnh nông nghiệp

Nhằm bảo quản giống, lai tạo giống, điều hồ khí hậu cho trại chăn nuôi trồng trọt, bảo quản chế biến cá, nông sản thực phẩm

Hình 1.3: Ứng dụng lạnh nơng nghiệp

Nhờ có kho lạnh bảo quản hạt giống mà hạt giống đảm bảo không bị hỏng thối

2.4 Ứng dụng lạnh điều tiết khơng khí

Hình 1.4: Ứng dụng lạnh điều tiết khơng khí

Để đảm bảo chất lượng cao sản phẩm cần có yêu cầu nghiêm ngặt điều kiện thơng số khơng khí như: nhiệt độ, độ ẩm, độ chứa bụi… 2.5 Ứng dụng lạnh y tế

Trong y tế người ta ứng dụng lạnh để bảo quản thuốc phẩm vật y tế… kỹ thuật lạnh sử dụng y tế ngày nhiều đem lại hiệu to lớn Phần lớn loại thuốc quí, cần bảo quản lạnh nhiệt độ thích hợp: loại vacxine, kháng sinh, gây mê…

Hình 1.5: Ứng dụng lạnh y tế 2.6 Ứng dụng lạnh thể dục thể thao

Hình 1.6: Ứng dụng lạnh thể dục thể thao 2.7 Ứng dụng lạnh đời sống

Sản xuất nước đá dùng nước đá cho việc trữ lạnh vận chuyển, bảo quản nông sản, thực phẩm, cho chế biến thuỷ sản cho sinh hoạt người, vùng nhiệt đới để làm mát giải khát

Hình 1.7: Ứng dụng lạnh bảo quản thực phẩm 2.8 Một số ứng dụng khác

Trong ngành hàng không, vũ trụ hay quốc phòng, máy bay tàu vũ trụ phải làm việc điều kiện khác Nhiệt độ có tăng lên hành ngàn độ có lúc hạ xuống -1000C Oxy hydro lỏng nhiên liệu cho tàu vũ trụ…

Câu hỏi tập:

BÀI 2: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT

Giới thiệu:

Bài sở nhiệt động kỹ thuật trình bày khái niệm thơng số trạng thái q trình nhiệt động học

Mục tiêu:

- Hiểu khái niệm nhiệt động lực học

- Nắm rõ chất, thông số trạng thái trình nhiệt động - Xây dựng tác phong công nghiệp, làm việc theo nguyên tắc 5S, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ nhau, có ý thức tự giác, kỷ luật cao, có tinh thần trách nhiệm học tập

Nội dung

1 Các môi chất thông số trạng thái môi chất 1.1 Khái niệm môi chất (chất môi giới)

Môi chất hay chất môi giới (CMG) sử dụng thiết bị nhiệt chất có vai trị trung gian q trình biến đổi nhiệt

Thông số trạng thái môi đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt động môi chât

1.2 Các thông số trạng thái môi chất 1.2.1 Nhiệt độ

 Khái niệm

Nhiệt độ (T) - số đo trạng thái nhiệt vật Theo thuyết động học phân tử, nhiệt độ số đo động trung bình phân tử

kT m



3 2



Trong đó: mμ - khối lượng phân tử

k - số Bonzman, k = 1,3805.105 J/độ T - nhiệt độ tuyệt đối

• Nhiệt kế: Là thiết bị dùng để đo nhiệt độ Nhiệt kế hoạt động dựa thay đổi số tính chất vật lý vật thay đổi theo nhiệt độ, ví dụ: chiều dài, thể tích, màu sắc, điện trở , v.v

• Thang nhiệt độ

- Thang nhiệt độ Celsius (0C) - Thang nhiệt độ Fahrenheit (0F) - Thang nhiệt độ Kelvin (K) - Thang nhiệt độ Rankine (0R)

Mối quan hệ đơn vị đo nhiệt độ:

oC =

(oF – 32) oC = K – 273 oC =

oR – 273 1.2.2 Áp suất

• Khái niệm

Áp suất lưu chất (p) - lực tác dụng phân tử theo phương pháp tuyến lên đơn vị diện tích thành chứa

p =

A F

Trong đó: F - lực tác dụng phân tử; A - diện tích thành bình chứa;

 Phân loại áp suất

- Áp suất khí (p

0): Lá áp suất khơng khí tác dụng lên bề mặt vật

trên trái đất

- Áp suất dư (p

d): Là phần áp suất tuyệt đối lớn áp suất khí

p

d = p - p

- Áp suất tuyệt đối (p): Lá áp suất lưu chất so với chân không tuyệt đối

p = p

d + p

p

ck = p0 - p

Hình 2.2: Các loại áp suất

• Đơn vị áp suất bảng chuyển đổi đơn vị

• Áp kế: Là thiết bị dùng để đo áp suất

Hình 2.3: Dụng cụ đo áp suất

a) Barometer, b) Áp kế

1.2.3 Thể tích riêng khối lượng riêng

• Thể tích riêng (v) Thể tích riêng chất thể tích ứng với đơn vị khối lượng chất đó:

m V



 [m3/kg]

• Khối lượng riêng (ρ) - Khối lượng riêng cịn gọi mật độ chất khối lượng ứng với đơn vị thể tích chất đó:

ρ =

V m

[kg/m3] 1.2.4 Nội

Nội nhiệt (u): gọi tắt nội là lượng chuyển động phân tử bên vật lực tương tác chúng

Nội gồm thành phần: nội động (u

d) nội (up)

- Nội động liên quan đến chuyển động phân tử nên phụ thuộc vào nhiệt độ vật

- Nội liên quan đến lực tương tác phân tử nên phụ thuộc vào khoảng cách phân tử

Như vậy, nội hàm nhiệt độ thể tích riêng: u = u (T, v) Kí hiệu u,

Đơn vị J/kg J; kCal; kWh; Btu…

1kJ = 0,239 kcal = 277,78.10-6 kwh = 0,948 Btu 1.2.5 Nhiệt nhiệt dung riêng

- Nhiệt (nhiệt lượng): dạng lượng truyền từ vật sang vật khác

do chênh lệch nhiệt độ Đơn vị đo nhiệt năng:

+ Calorie (Ca) - Ca nhiệt cần thiết để làm nhiệt độ gam nước tăng từ 14.50C đến 15.5 0C

+ British thermal unit (Btu) - Btu nhiệt cần thiết để làm nhiệt độ pound nước tăng từ 59.50F lên 60.50F

Hình 2.4: Các hình thức truyền nhiệt - Nhiệt dung nhiệt dung riêng

+ Nhiệt dung vật lượng nhiệt cần cung cấp cho vật từ vật tỏa

để nhiệt độ thay đổi 10

+ Nhiệt dung riêng (NDR) - gọi Tỷ nhiệt - lượng nhiệt cần cung cấp

tỏa từ đơn vị số lượng vật chất để nhiệt độ thay đổi 10 1.2.6 Cơng

 Khải niệm: Cơng cịn gọi dạng lượng hình thành

trình biến đổi lượng có dịch chuyển lực tác dụng Về trị số, cơng tích thành phần lực phương chuyển động quãng đường dịch chuyển

L = (F cosθ) S

Hình 2.5: Cơng  Đơn vị

Công dạng lượng nên đơn vị công đơn vị lượng Đơn vị thông dụng Joule (J) J công lực N tác dụng quãng đường m

 Phân loại công

- Công kỹ thuật (l

kt): công dịng khí chuyển động thực áp suất chất khí thay đổi

2 Hơi thông số trạng thái 2.1 Các thể (pha) vật chất

Chất môi giới (CMG) chất có vai trị trung gian trình biến đổi lượng thiết bị nhiệt Dạng đồng vật lý CMG gọi là pha Ví dụ: nước tồn pha lỏng, pha rắn pha (khí)

Hình 2.6: Đồ thị biểu diễn pha chất khiết

Thiết bị nhiệt thơng dụng thường sử dụng CMG pha khí chất khí có khả thay đổi thể tích lớn nên có khả thực cơng lớn

 Sự hóa ngưng tụ: Hóa trình chuyển từ pha lỏng sang pha Ngược lại, trình chuyển từ pha sang pha lỏng gọi ngưng tụ

- Để hóa hơi, phải cấp nhiệt cho CMG - Ngược lại, ngưng tụ CMG nhả nhiệt

- Nhiệt lượng cấp cho 1kg CMG lỏng hóa hồn tồn gọi nhiệt hóa - Nhiệt lượng tỏa 1kg CMG ngưng tụ gọi nhiệt ngưng tụ

- Nhiệt hóa nhiệt ngưng tụ có trị số Ở áp suất khí

 Sự nóng chảy đơng đặc: Nóng chảy q trình chuyển từ pha rắn sang pha lỏng, trình ngược lại gọi đông đặc

- Cần cung cấp nhiệt để làm nóng chảy CMG - Ngược lại, đông đặc CMG nhả nhiệt

- Nhiệt nóng chảy nhiệt đơng đặc có trị số Ở áp suất khí

Hình 2.7: Các trình chuyển pha nước

 Sự thăng hoa ngưng kết: thăng hoa trình chuyển trực tiếp từ pha rắn sang pha Ngược lại với trình thăng hoa ngưng kết

CMG nhận nhiệt thăng hoa nhả nhiệt ngưng kết Nhiệt thăng hoa (rth) nhiệt ngưng kết (rnk) có trị số

2.2 Q trình hóa đẳng áp

Giả sử có kg nước xylanh, bề mặt nước có piston có khối lượng không đổi Như vậy, áp suất tác dụng lên nước khơng đổi q trình hóa Giả sử nhiệt độ ban đầu nước t0, ta cấp nhiệt cho nước,

Hình 2.8: Q trình hóa đẳng áp nước

 Đoạn OA biểu diễn trình đốt nóng nước từ nhiệt độ ban đầu t0 tến nhiệt

độ sôi ts Nước nhiệt độ t < tsgọi nước chưa sôi Khi chưa sôi, nhiệt độ

nước tăng tăng lượng nhiệt cấp vào

 Đoạn AC thể trình sơi Trong q trình sơi, nhiệt độ nước không đổi (ts = const), nhiệt cấp vào sử dụng để biến đổi pha mà không làm

tăng nhiệt độ chất lỏng Hơi điểm C gọi bão hịa khơ Hơi trạng thái A C gọi bão hòa ẩm

 Sau toàn lượng nước hóa hơi, tiếp tục cấp nhiệt nhiệt độ tăng (đoạn CD) Hơi có nhiệt độ t > ts gọi nhiệt Hơi bão hịa

ẩm hỗn hợp nước sơi bão hịa khơ 3 Các q trình nhiệt động

Các trình chất khiết khảo sát thông qua nước nước

Để khảo sát q trình đó, ta thường phải tiến hành bước sau: - Xác định điểm biểu diễn trạng thái đầu trình đồ thị tương ứng - Từ đặc điểm q trình thơng số trạng thái biết điểm cuối ta xác định điểm biểu diễn trạng thái cuối

Q trình đẳng tích (v = const)

Hình 2.9: Đồ thị biểu diễn trình đẳng tích

- Nội năng: Δu = u2 – u1 = (i2 – p2.v2) – (i1 – p1.v1)

- Cơng q trình: l = 

2

1

.dv

p =

- Nhiệt lượng tham gia trình: Δq = Δu + l = Δu Quá trình đẳng áp (p = const)

Hình 2.10: Đồ thị biểu diễn trình đẳng áp

- Nội năng: Δu = u2 – u1 = (i2 – p2.v2) – (i1 – p1.v1)

- Cơng q trình: l = 

2

1

.dv

p = p(v2 – v1)

- Nhiệt lượng tham gia trình: Δq = Δu + l = i2 – i1

Hình 2.11: Đồ thị biểu diễn trình đẳng nhiệt

- Nội năng: Δu = u2 – u1 = (i2 – p2.v2) – (i1 – p1.v1)

- Nhiệt lượng tham gia q trình: q = T(s2 – s1)

- Cơng trình: l = q – Δu Quá trình đoạn nhiệt (s = const)

Hình 2.12: Đồ thị biểu diễn trình đoạn nhiệt

- Nội năng: Δu = u2 – u1 = (i2 – p2.v2) – (i1 – p1.v1)

- Nhiệt lượng tham gia q trình: q = - Cơng trình: l = q – Δu = - Δu - Cơng kỹ thuật q trình : lkt = - Δi = i1 – i2

3.5 Quá trình lưu động tiết lưu 3.5.1 Quá trình lưu động

 Khái niệm:

Ví dụ: số động yêu cầu tốc độ động lớn, sử dụng động piston gặp số hạn chế như: sức bền không cho phép, công suất thừa… Để khắc phục người ta sử dụng loại động có cánh (Tuabin) dung máy phát điện, động phản lực…

Trong trường hợp dịng khí có chuyển động tương đối lớn nên ta bỏ qua động chúng Sự chuyển động dịng khí gọi trình lưu động

 Giả thiết nghiên cứu trình lưu động

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu trình lưu động, ta dựa số giả thiết sau:

- Chuyển động dòng kênh dẫn đoạn nhiệt

- Tất thông số đặc trưng cho trạng thái CMG tiết diện số

- Tốc độ dòng tiết diện ngang số

- Điều kiện chuyển động kênh dẫn không thay đổi theo thời gian, lưu lượng qua tiết diện số

3.5.2 Quá trình tiết lưu

 Khái niệm: Thực nghiệm cho thấy dòng lưu chất chuyển động ống gặp trở lực đột ngột (van, ống mao, van tiết lưu…) áp suất phía sau tiết diện bị thu hẹp thấp áp suất phía trước Q trình gọi q trình tiết lưu

 Đặc điểm

- Quá trình tiết lưu q trình khơng thuận nghịch q trình đoạn nhiệt nên khơng phải q trình đẳng entropy (trao đổi nhiệt CMG mơi trường nhỏ)

- Khi qua tiết lưu áp suất giảm khơng sinh cơng ngồi mà để thắng sức cản ma sát xoáy

Chu trình nhiệt động máy lạnh bơm nhiệt 4.1 Khái niệm định nghĩa chu trình nhiệt động 4.1.1 Định nghĩa chu trình

Trong máy nhiệt, để sinh cơng cách liên tục, CMG sau giãn nở cần phải tạo trình để đưa CMG trạng thái ban đầu Nó có nghĩa CMG phải tạo q trình kín, hay nói cách khác thực chu trình

4.1.2 Chu trình thuận chiều

 Định nghĩa:

Chu trình thuận chiều chu trình mà mơi chất nhận nhiệt từ nguồn nóng nhả cho nguồn lạnh biến phần nhiệt thành cơng, cịn gọi chu trình sinh cơng Qui ước: cơng chu trình thuận chiều l > Đây chu trình áp dụng để chế tạo động nhiệt

Hay nói cách khác: chu trình thuận chiều chu trình có trình tiến hành theo chiều kim đồng hồ

 Hiệu chu trình:

Để đánh giá hiệu biến đổi nhiệt thành công chu trình thuận chiều, người ta dùng hệ số ηct, gọi hiệu suất nhiệt chu trình

Hiệu suất nhiệt chu trình tỷ số cơng chu trình sinh với nhiệt lượng mà mơi chất nhận từ nguồn nóng

4.1.3 Chu trình ngược chiều * Định nghĩa:

Chu trình ngược chiều chu trình mà mơi chất nhận cơng từ bên để lấy nhiệt từ nguồn lạnh nhả cho nguồn nóng, cơng tiêu tốn qui ước cơng âm Hay nói cách khác: chu trình ngược chiều chu trình có q trình tiến hành theo ngược chiều kim đồng hồ

* Hệ số làm lạnh:

Để đánh giá hiệu biến đổi lượng chu trình ngược chiều, người ta dùng hệ số ε, gọi hệ số làm lạnh chu trình

4.1.4 Chu trình Carno

Chu trình carno thuận nghịch thuận chiều

Đồ thị p-v T-s chu trình Carno thuận chiều biểu diễn hình 2.13 - 4-1 q trình nén đoạn nhiệt, nhiệt độ mơi chất tăng từ T2 đến T1

- 1-2 trình dãn nở đẳng nhiệt, mơi chất tiếp xúc với nguồn nóng có nhiệt độ T1 khơng đổi nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng q1 = T1(s2 – s1)

- 2-3 trình dãn nở đoạn nhiệt, sinh công l, nhiệt độ môi chất giảm từ T1 đến

T2

- 3-4 trình nén đẳng nhiệt, mơi chất tiếp xúc với nguồn lạnh có nhiệt độ T1

khơng đổi nhả cho nguồn lạnh nhiệt lượng q2 = T2(s3 – s4)

Hình 2.13: Đồ thị p-v T-s chu trình Carno thuận chiều

* Nhận xét:

- Hiệu suất nhiệt chu trình Carno thuận chiều phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn nóng T1 nhiệt độ nguồn lạnh T2 mà khơng phụ thuộc vào chất môi chất

- Hiệu suất nhiệt chu trình Carno lớn nhiệt độ nguồn nóng cao nhiệt độ nguồn lạnh thấp

- Hiệu suất nhiệt chu trình Carno ln nhỏ nhiệt độ nguồn nóng khơng thể đạt vơ nhiệt độ nguồn lạnh đạt đến không

- Hiệu suất nhiệt chu trình Carno thuận nghịch lớn hiệu suất nhiệt chu trình khác có nhiệt độ nguồn nóng nhiệt độ nguồn lạnh

Chu trình carno thuận nghịch ngược chiều

Hình 2.14: Đồ thị p-v T-s chu trình Carno ngược chiều

- 4-3 trình dãn nở đẳng nhiệt, mơi chất tiếp xúc với nguồn lạnh có nhiệt độ T2 khơng đổi nhận từ nguồn lạnh nhiệt lượng q2 = T2(s3 – s4)

- 3-2 trình nén đoạn nhiệt, tiêu tốn công nến l, nhiệt độ môi chất tăng từ T2 đến T1

- 2-1 q trình nén đẳng nhiệt, mơi chất tiếp xúc với nguồn nóng có nhiệt độ T1 khơng đổi nhả cho nguồn nóng nhiệt lượng q1 = T1(s2 – s1)

- 1-4 trình dãn nở đoạn nhiệt, nhiệt độ môi chất giảm từ T1 đến T2

* Nhận xét:

- Hệ số làm lạnh chu trình Carno ngược chiều phụ thuộc vào nhiệt độ nguồn nóng T1 nhiệt độ nguồn lạnh T2 mà không phụ thuộc vào chất

môi chất

- Hệ số làm lạnh chu trình Carno lớn nhiệt độ nguồn nóng thấp nhiệt độ nguồn lạnh cao

- Hệ số làm lạnh chu trình Carno lớn 4.1.5 Định luật nhiệt động II

 Phát biểu Clausius: Nhiệt lượng khơng thể tự truyền từ vật có nhiệt độ thấp đến vật có nhiệt độ cao Muốn thực trình phải tiêu tốn phần lượng bên ngồi (chu trình ngược chiều)

 Phát biểu Kenvil Planck: Không thể có động nhiệt biến tồn nhiệt lượng nhận thành cơng Hay tồn động nhiệt có hiệu suất nhiệt 100%

Khi nhiệt độ T1 = T2 = T hiệu suất ηct = 0, nghĩa nhận công từ

một nguồn nhiệt Muốn biến nhiệt thành cơng động nhiệt phải làm việc theo chu trình với hai nguồn nhiệt có nhiệt độ khác Trong nguồn cấp nhiệt cho môi chất nguồn nhận nhiệt mơi chất nhả Điều có nghĩa khơng thể biến đổi tồn nhiệt nhận từ nguồn nóng thành cơng hồn tồn, mà ln phải lượng nhiệt thải cho nguồn lạnh Nghĩa khơng thể biến hồn tồn nhiệt thành cơng

 Các hệ định luật nhiệt động II

- Khi hoạt động giới hạn nhiệt độ nhau, khơng thể có chu trình nhiệt động thuận chiều thực tế có hiệu suất nhiệt lớn hiệu suất nhiệt chu trình Carno

- Tất chu trình Carno thuận chiều có hiệu suất nhiệt hoạt động nguồn nóng nguồn lạnh

Vậy: Hiệu suất nhiệt chu trình khơng thuận nghịch nhỏ hiệu suất nhiệt chu trình thuận nghịch

4.2 Chu trình nhiệt động máy lạnh bơm nhiệt 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý

1- Thiết bị bay hơi, 2- Máy nén, 3- Thiết bị ngưng tụ, 4- Thiết bị tiết lưu 4.2.2 Đồ thị

Hình 2.16: Đồ thị T-s lgp-h

Trong :

1-2 : q trình nén đoạn nhiệt đẳng entropy máy nén 2-3 : trình nhả nhiệt đẳng áp thiết bị ngưng tụ 3-4 : trình tiết lưu đẳng enthanpy thiết bị tiết lưu 4-1 : trình nhận nhiệt đẳng áp thiết bị bay 4.2.3 Hệ số làm lạnh bơm nhiệt

- Công nén riêng : l = h2 - h1

- Nhiệt lượng nhận THBH : qo = h1- h4

- Nhiệt lượng thải TBNT :

q1 = qk = h2 - h3 hay qk= l + qo

- Hệ số lạnh:

1 h h h h l qo     

- Tương tự hệ số bơm nhiệt chu trình:

1 h h h h l q     

Chỉ số COP (Coefficient Of Performance) (đọc thêm):

bơm nhiệt, tính COP người ta dùng thêm kí hiệu số cooling tính cho mục đích làm lạnh heating dùng cho mục đích gia nhiệt hay sưởi ấm

COPcooling = Q0/N

Trong đó: Q0 – Năng suất lạnh hữu ích thu dàn bay Q0 (kW) N – Điện tiêu tốn (kW)

COPheating = COPcooling + = Qk/N

Trong đó: Qk – Năng suất nhiệt hữu ích thu dàn ngưng tụ Qk (kW) N – Điện tiêu tốn (kW)

Thông thường, bạn nhin thấy catalogue hãng sản xuất máy lạnh hệ số hiệu máy lạnh nằm mức tải 100%

Hệ số COP máy cao mức độ tiết kiệm điện máy nhiều 4.2.4 Chu trình máy lạnh hấp thụ

Để dễ hiểu quan sát nguyên lý làm việc máy lạnh nén máy lạnh hấp thụ biểu diễn hình 2.17a Hình 2.17b máy lạnh nén đơn giản, q trình 1-2 trình nén từ áp suất po lên pk; 2-3 trình

ngưng tụ từ thành lỏng; 3-4 trình tiết lưu từ áp suất pk xuống áp suất po

và 4-1 q trình bay thu nhiệt mơi trường lạnh tạo hiệu ứng lạnh

a) b) Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý máy lạnh

MN – máy nén; NT – thiết bị ngưng tụ; TL – van tiết lưu; BH – thiết bị bay hơi; SH – bình sinh hơi; TLDD – van tiết lưu dung dịch;

HT – bình hấp thụ; BDD – bơm dung dịch

với thiết bị bình sinh hơi, bình hấp thụ bơm dung dịch tiết lưu dung dịch Quá trình nén sau: Hơi sinh thiết bị bay bình hấp thụ “hút” nhờ q trình hấp thụ vào dung dịch lỗng Dung dịch loãng sau hấp thụ trở thành đậm đặc bơm lên bình sinh hơi, dung dịch nung nóng lên 120oC – 130oC, sinh vào thiết bị ngưng tụ, dung dịch trở thành loãng tiết lưu trở lại bình hấp thụ Như dung dịch thực vịng tuần hồn khép kín HT – BDD – SH – TLDD - HT để nén gas lạnh từ áp suất bay lên áp suất ngưng tụ đẩy vào thiết bị ngưng tụ Bình sinh gia nhiệt nước nóng, khí nóng dây điện trở có áp suất cao Ưu điểm máy lạnh hấp thụ là:

- Không cần dùng điện nên sử dụng vùng khơng có điện Có thể chạy nước thừa, khí thải, than củi

- Máy đơn giản phần lớn thiết bị trao đổi nhiệt, trao đổi chất, dễ dàng chế tao, vận hành;

- Khơng gây ồn phận chuyển động bơm dung dịch

Trong máy lạnh hấp thụ phải có gas lạnh chất hấp thụ Chất hấp thụ, có khả hấp thụ gas lạnh áp suất thấp nhiệt độ môi trường, sinh (nhả) gas lạnh nhiệt độ áp suất cao Chính thường người ta gọi chúng cặp môi chất máy lạnh hấp thụ Hai cặp môi chất thường sử dụng amơniăc/nước (NH3/H2O), amơniăc gas lạnh, nước chất hấp thụ

và nước/bromualiti (H2O/LiBr) nước gas lạnh Bromualiti chất

hấp thụ

Câu hỏi tập:

2.1 Khái niệm chất môi giới?

2.2 Nêu thông số trạng thái chất môi giới? 2.3 Trình bày trình hơi?

2.4 Trình bày trình nhiệt động hơi?

BÀI 3: CƠ SỞ TRUYỀN NHIỆT Giới thiệu:

Bài Cơ sở truyền nhiệt trình bày khái niệm, định nghĩa, chất dẫn nhiệt, truyền nhiệt trình trao đổi nhiệt chức thiết bị trao đổi nhiệt

Mục tiêu:

- Hiểu chất dẫn nhiệt truyền nhiệt trình trao đổi nhiệt - Nắm thiết bị trao đổi nhiệt

- Trình bày đựợc trình quy luật truyền nhiệt

- Xây dựng tác phong công nghiệp, làm việc theo nguyên tắc 5S, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ nhau, có ý thức tự giác, kỷ luật cao, có tinh thần trách nhiệm học tập

Nội dung: 1 Dẫn nhiệt

1.1 Các khái niệm định nghĩa 1.1.1 Trường nhiệt độ

Nhiệt độ thông số trạng thái biểu thị mức độ nóng lạnh vật Trong trường hợp tổng quát nhiệt độ t hàm số tọa độ x,y,z thời gian , tức là:

t = f(x,y,z,)

Đây biểu thức tốn học diễn tả trường nhiệt độ tổng quát

Tập hợp giá trị nhiệt độ tất điểm khác không gian thời điểm gọi trường nhiệt độ

Trường nhiệt độ phân thành trường nhiệt độ ổn định (trường nhiệt độ không biến thiên theo thời gian) trường nhiệt độ không ổn định (trường nhiệt độ biến thiên theo thời gian)

1.1.2 Gradient nhiệt độ

- Mặt đẳng nhiệt:

Tại thời điểm đó, tập hợp tất điểm vật có nhiệt độ ta mặt gọi mặt đẳng nhiệt, hay nói cách khác mặt đẳng nhiệt qũy tích điểm có nhiệt độ thời điểm Bởi điểm vật khơng thể tồn hai nhiệt độ mặt nhiệt độ khơng cắt nhau, cắt bề mặt vật khép kín bên vật

- Gradient nhiệt độ:

Nhiệt độ vật thay đổi theo phương cắt mặt đẳng nhiệt, đồng thời biến thiên nhiệt độ đơn vị độ dài theo phương pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt lớn

Độ tăng nhiệt độ theo phương tiếp tuyến bề mặt đẳng nhiệt đặc trưng Gradient nhiệt độ Vậy gradient nhiệt độ vecto có phương trùng với phương pháp tuyến bề mặt đẳng nhiệt có chiều dài chiều tăng nhiệt độ, giá trị đạo hàm nhiệt độ theo phương

1.1.3 Mật độ dịng nhiệt

- Mật độ dòng nhiệt: lượng nhiệt truyền qua đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt vng góc với hướng truyền nhiệt đơn vị thời gian – q (W/m2) -Dòng nhiệt: lượng nhiệt truyền qua tồn diện tích bề mặt đẳng nhiệt đơn vị thời gian – Q (W)

1.1.4 Định luật Fourier dẫn nhiệt

Định luật: mật độ dòng nhiệt tỉ lệ thuận với gradient nhiệt độ

1.1.5 Hệ số dẫn nhiệt

Là nhiệt lượng truyền qua đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt đơn vị thời gian grad(t) =

Hệ số dẫn nhiệt  đặc trưng cho khả dẫn nhiệt vật Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào yếu tố sau:

- Phụ thuộc vào chất chất

rắn > lỏng > khí - Phụ thuộc vào nhiệt độ:  = o(1 + bt) o - hệ số dẫn nhiệt 0oC

b - hệ số thực nghiệm *Tính chất hệ số dẫn nhiệt:

- Hệ số dẫn nhiệt kim loại nguyên chất hầu hết chất lỏng (trừ nước Glyxerin) giảm t tăng

- Chất cách nhiệt chất khí có hệ số dẫn nhiệt tăng nhiệt độ tăng

- Hệ số dẫn nhiệt vật liệu xây dựng phụ thuộc vào độ xốp độ ẩm - Hệ số dẫn nhiệt ≤ 0,2 W/mK làm chất cách nhiệt

1.2 Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách phẳng vách trụ Dẫn nhiệt qua vách phẳng khơng có nguồn nhiệt bên Xét vách phẳng đồng chất đẳng hướng,

chiều dày  hệ số dẫn nhiệt , lớp có chiều rống lớn so với chiều dày, nhiệt độ hai bên giữ không đổi tw1, tw2 Trong trường hợp nhiệt

độ biến thiên theo phương vng góc với bề mặt

Ta thấy nhiệt lượng truyền qua vách đơn vị thời gian tỉ lệ thuận bậc với hệ số dẫn nhiệt, với độ chênh nhiệt độ hai bề mặt vách tỉ lệ nghịch với chiều dày vách

Dẫn nhiệt qua vách trụ khơng có nguồn nhiệt bên

Dẫn nhiệt hệ tọa độ trụ cho vách trụ lớp:

Hình 3.3: Dẫn nhiệt qua vách trụ lớp

Để tính mật độ dịng nhiệt qua mặt trụ F đơn vị thời gian áp dụng định luật Fourie

1.3 Nhiệt trở vách phẳng vách trụ mỏng

Ta có nhiệt trở vách phẳng xác định: 

 

 i n

i i

i total

R

1 



Trường hợp tính nhiệt trở vách trụ mỏng (có d2/d1 < 2), để đơn giản sử

dụng cơng thức vách phẳng tính cho vách trụ mà sai số nhỏ bỏ qua 2 Trao đổi nhiệt đối lưu

2.1 Khái niệm

Là trình trao đổi nhiệt nhờ chuyển động (vĩ mô) chất lỏng chất khí vùng có nhiệt độ khác

Trao đổi nhiệt đối lưu kèm theo dẫn nhiệt (nhưng khơng đáng kể) ln có tiếp xúc phần tử có nhiệt độ khác

Toả nhiệt đối lưu: trình trao đổi nhiệt đối lưu bề mặt vật rắn với chất lỏng chất khí chuyển động

2.2 Các nhân tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt đối lưu

* Nguyên nhân gây chuyển động:

- Chuyển động tự nhiên chênh lệch mật độ Lực nâng P = g∆

- Chuyển động cưỡng tác dụng ngoại lực (bơm, quạt…) Trong chuyển động cưỡng kèm theo chuyển động tự nhiên

* Chế độ chuyển động (phụ thuộc vào Re = l/ -  [m/s]; l [m]; độ nhớt động học  [m2/s])

- Chảy tầng (Re < 2300): quỹ đạo chuyển động phần tử song song với

- Chảy rối (Re > 2300): quỹ đạo chuyển động phần tử khơng theo quy luật Trong dịng chảy rối, tồn lớp đệm (biên) chảy tầng sát bề mặt vách rắn ma sát chất lỏng với với vách chất rắn Chiều dày lớp đệm tầng phụ thuộc vào tốc độ chuyển động độ nhớt chất lỏng

* Tính chất vật lý chất lỏng hay chất khí: , C, , a, độ nhớt động học  [m2/s], độ nhớt động lực học  [Ns/m2], hệ số giãn nở thể tích  [1/K] Ta có quan hệ  = 

* Hình dạng, kích thước, vị trí bề mặt trao đổi nhiệt 2.3 Một số hình thức trao đổi nhiệt đối lưu thường gặp

 Trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên:

Là trình trao đổi nhiệt thực chất lỏng hay chất khí chuyển động tự nhiên

Nguyên nhân gây chuyển động tự nhiên chênh lệch mật độ vùng có nhiệt độ khác Chuyển động tự nhiên phụ thuộc vào chất chất lỏng khí độ chênh nhiệt độ

Đối lưu tự nhiên xảy khơng gian vơ hạn hữu hạn - Trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên không gian vô hạn:

Không gian vô hạn: đủ lớn để q trình đốt nóng làm nguội chất lỏng hay chất khí xảy độc lập

- Đối lưu tự nhiên không gian hữa hạn:

Các dạng không gian hữu hạn: - Khe hẹp thẳng đứng

- Khe hẹp nằm ngang - Khe hình xuyến …

 Trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức:

Là trình trao đổi nhiệt thực nhờ chuyển động cưỡng chất lỏng hay khí

Các trường hợp trao đổi nhiệt đối lưu cưỡng bức: Chảy ống; Chảy ống; Chảy chùm ống

2.4 Tỏa nhiệt sôi ngưng 2.4.1 Khái niệm chung

Ở nghiên cứu trình tỏa nhiệt chất lỏng môi trường pha, tức khơng có biến đổi từ pha sang pha khác trình trao đổi nhiệt

Trong kỹ thuật gặp nhiều trường hợp trình trao đổi nhiệt có kèm theo q trình biến đổi pha như: thiết bị ngưng tụ hệ thống lạnh có trình trao đổi nhiệt kèm theo trình chuyển từ pha sang pha lỏng, hay thiết bị bay hệ thống lạnh có kèm theo q trình chuyển từ pha lỏng sang pha

Trong thiết bị kỹ thuật ta thường gặp trao đổi nhiệt sôi ngưng 2.4.2 Tỏa nhiệt sôi

- Sơi: q trình biến đổi từ pha lỏng sang pha xảy toàn khối chất lỏng Điều kiện để xảy trình sôi chất lỏng phải nhiệt đến nhiệt độ tf lớn nhiệt độ sơi ts ứng với áp suất sôi định phải có

tâm hóa

- Những yếu tố ảnh hưởng đến q trình trao đổi nhiệt sơi: + Ảnh hưởng độ chênh nhiệt độ Δt = tf – ts

tf cao khả hình thành bọt nhiều, tăng độ khuấy động chất

ngược lại chất lỏng không dính ướt bề mặt dễ sơi bọt

+ Ảnh hưởng áp suất: áp suất bão hòa cao hệ số trao đổi nhiệt đối lưu lớn bọt sinh nhiều

+ Ảnh hưởng sức căng bề mặt độ nhớt chất lỏng: sức căng lớn số tâm hóa cường độ tỏa nhiệt giảm, hệ số nhớt tăng hệ số trao đổi nhiệt giảm

+ Ảnh hưởng trạng thái bề mặt đốt nóng: độ nhám bề mặt lớn tâm hóa nhiều

+ Ảnh hưởng tốc độ chuyển động chất lỏng cách bố trí bề mặt đốt nóng

2.4.3 Tỏa nhiệt ngưng

- Ngưng: trình độ biến trạng thái thành trạng thái lỏng trạng thái tinh thể, trình gắn liền với việc biến đổi pha Điều kiện để xảy trình ngưng nhiệt độ bề mặt vật rắn phải thấp nhiệt độ bão hòa áp suất tương ứng bề mặt vật rắn phải có tâm ngưng tụ

- Những yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi nhiệt ngưng: + Ảnh hưởng tốc độ phương hướng lưu động dòng hơi:

Trường hợp ngưng ống đứng vách đứng, phương chuyển động dòng trùng với phương trọng trưng, bề dày màng nước ngưng có xu hướng giảm nên làm tăng hệ số trao đổi nhiệt đối lưu

Khi dòng chuyển động ngược chiều với lực trọng trường, màng nước ngưng bị hãm lại, bề dày nước ngưng tăng làm giảm hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Nếu tốc độ dòng đủ lớn màng nước bị bắn tung làm giảm nhiệt trở hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tăng

+ Ảnh hưởng khí khơng ngưng lẫn hơi: có lẫn khí khơng ngưng màng ngưng lỏng ngưng tụ cịn khí khơng ngưng tích tụ phía màng ngưng làm ngăn cản trình tiếp xúc với bề mặt vách, trình ngưng bị giảm đáng kể, lúc áp suất tăng nhanh gây nguy hiểm cho thiết bị + Q trình ngưng cịn phụ thuộc vào cách bố trí bề mặt ngưng

hoặc bề mặt có phủ lớp oxit hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giảm khoảng 20 – 30%

3 Trao đổi nhiệt xạ

3.1 Các khái niệm định nghĩa

Trao đổi nhiệt xạ trình trao đổi nhiệt thực sóng điện từ

Tia nhiệt tia xạ vật hấp thụ biến thành nhiệt Quá trình phát sinh truyền tia nhiệt gọi trình xạ nhiệt

Tia nhiệt gồm:

- Ánh sáng trông thấy ( = 0,4  0,8 m)

- Hồng ngoại ( = 0,8  400 m)

* Đặc điểm q trình xạ nhiệt ln gắn liền với việc chuyển hóa lượng từ dạng sang dạng khác Khi xạ nhiệt vật biến thành lượng dao động điện từ truyền không gian với vận tốc ánh sáng, gặp vật khác phần tồn lượng bị hấp thụ biến thành nhiệt Năng lượng phần lại phát trở lại dới dạng lượng sóng điện từ trình tiếp tục Như vật đồng thời phát hấp thụ lượng xạ từ vật khác chiếu đến

* Nếu hệ gồm vật có nhiệt độ hệ trạng thái cân nhiệt động, trường hợp vật hệ xạ lượng cho đồng thời hập thụ lượng xạ nhau, lượng xạ lượng hấp thu

* Cường độ trao đổi nhiệt xạ phụ thuộc vào:

- Độ chênh nhiệt độ vật

- Nhiệt độ tuyệt đối vật

* Trao đổi nhiệt xạ vật cịn xảy chân khơng 3.2 Các dòng nhiệt trao đổi xạ vật

3.3 Bức xạ mặt trời (nắng)

Phần lớn lượng mặt trời bị phân tán vào vũ trụ, phần nhỏ đến trái đất Bức xạ mặt trời thay đổi theo vĩ độ, mùa, độ mây che phủ

Khi vào bầu khí quyển, xạ mặt trời bị:

- Tán xạ chủ yếu phân tử khơng khí, nước, hạt nước, hạt bụi,…Kết quả: có khoảng 6% số tia xạ bị dội ngược ngồi khơng gian, 20% đến bề mặt trái đất

- Hấp thụ phân tử ozone (ở độ cao 40km, khoảng 3% tia xạ đến từ Mặt trời, chủ yếu vùng tia cực tím)

- Hấp thụ nước (ở độ cao thấp hơn, khoảng 14% tia xạ đến từ Mặt trời, chủ yếu vùng lân cận tia hồng ngoại)

- Khả hấp thụ tia xạ mây, CO2 oxygen nhỏ

4 Truyền nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt 4.1 Truyền nhiệt tổng hợp

Trong phần trước nghiên cứu riêng lẻ qui luật phương thức truyền nhiệt dẫn nhiệt, đối lưu xạ Thực tế có số trình kết hợp hai hay ba phương thức truyền nhiệt có ảnh hưởng tác động qua lại lẫn

Trong tính tốn thực tế thường tính theo dạng ảnh hưởng q trình, cịn ảnh hưởng dạng phụ khác đưa thêm vào hệ số hiệu chỉnh

Ví dụ: q trình truyền nhiệt vật liệu xốp xem dẫn nhiệt chủ yếu ảnh hưởng xạ đối lưu dùng biện pháp tăng hệ số dẫn nhiệt cách thích đáng Hay q trình trao đổi nhiệt tổng hợp bề mặt vật rắn chất lỏng, thường xem trao đổi nhiệt đối lưu dạng chủ yếu, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu bổ sung thêm thành phần xạ

4.2 Truyền nhiệt qua vách

cách Trong trường hợp trao đổi nhiệt tác dụng đồng thời phương thức truyền nhiệt trình bày định

4.3 Truyền nhiệt qua vách phẳng vách trụ - Truyền nhiệt qua vách phẳng

- Truyền nhiệt qua vách trụ

Hình 3.4: Quá trình tuyền nhiệt qua vách phẳng vách trụ

Cũng tương tự truyền nhiệt qua vách phẳng, vách trụ nhiều lớp người làm thường cánh

4.4 Truyền nhiệt qua vách có cánh

Cánh thường làm cho vách lớp cánh làm phía có α bé

Hình 3.5: Vách có làm cánh

4.5 Tăng cường truyền nhiệt cách nhiệt

Khi giải vấn đề thực tế truyền nhiệt, số trường hợp cần tăng cường truyền nhiệt số trường hợp yêu cầu ngược lại

Làm để tăng cường truyền nhiệt: Giảm chiều dày vách tăng hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm giảm nhiệt trở vách Tăng cường nhiễu loạn tăng tốc độ chuyển động lưu chất tăng cường độ tỏa nhiệt, sơi dung biện pháp tăng cường nhiễu loạn làm chất bẩn bề mặt để tăng cường truyền nhiệt, cuối bề mặt xạ nhiệt tìm cách tăng độ đen nhiệt độ để tăng cường trao đổi nhiệt xạ

Trường hợp muốn làm giảm truyền nhiệt: ta phải tìm cách tăng nhiệt trở Thông thường thực cách bọc thêm lớp cách nhiệt – loại vật liệu có hệ số dẫn nhiệt bé – lớp phụ dung để làm giảm tổn thất nhiệt môi trường xung quanh Việc lựa chọn loại vật liệu cách nhiệt cho phù hợp phải xét quan điểm kỹ thuật – kinh tế – vệ sinh an toàn

4.6 Thiết bị trao đổi nhiệt

- Định nghĩa:

Thiết bị trao đổi nhiệt (TBTĐN) thiết bị thực trình trao đổi nhiệt (TĐN) chất mang nhiệt, thường chất lỏng, khí

- Phân loại:

Theo đặc điểm trao đổi nhiệt, Thiết bị Trao đổi nhiêt chia loại: loại vách ngăn, loại hồi nhiệt loại hỗn hợp

+ Thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn: chất lỏng nóng (CL1) bị ngăn cách hồn

tồn với chất lỏng lạnh (CL2) bề mặt vách ống vật rắn trình

Trao đổi nhiêt (CL1) với (CL2) thực theo kiểu truyền nhiệt

giới thiệu

+ Thiết bị trao đổi nhiệt loại hồi nhiệt: vách Trao đổi nhiêt quay để tiếp xúc với CL1 CL2 cách tuần hồn, khiến cho q trình Trao đổi nhiêt

ở chế độ không ổn định, nhiệt độ vách dao động tuần hoàn theo chu kỳ quay

lỏng lạnh, khiến cho q trình trao đổi chất ln xẩy đồng thời với trình TĐN hai chất

Việc cách li hoàn toàn chất cần gia công với chất tải nhiệt yêu cầu phổ biến nhiều q trình cơng nghệ, thiết bị trao đổi nhiệt loại vách ngăn sử dụng rộng rãi sản xuất

Câu hỏi tập:

3.1 Trình bày khái niệm, định nghĩa, chất dẫn nhiệt, truyền nhiệt? 3.2 Trình bày trình trao đổi nhiệt chức thiết bị trao đổi nhiệt?

BÀI 4: CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH

Giới thiệu:

Bài Cơ sở kỹ thuật lạnh trình bày khái quát chung sở kỹ thuật lạnh tính chất mơi chất lạnh thường dùng phương pháp làm lạnh nhân tạo, nguyên lý hệ thống lạnh thông dụng

Mục tiêu:

- Nắm khái quát chung sở kỹ thuật lạnh tính chất mơi chất lạnh thường dùng

- Hiểu phương pháp làm lạnh nhân tạo

- Trình bày nguyên lý hệ thống lạnh thông dụng

- Xây dựng tác phong công nghiệp, làm việc theo nguyên tắc 5S, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ nhau, có ý thức tự giác, kỷ luật cao, có tinh thần trách nhiệm

Nội dung:

1 Khái quát chung

Trong tự nhiên, nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao đến vật có nhiệt độ thấp hơn, ví dụ, từ cốc nước nóng ngồi khơng khí từ khơng khí vào một cốc nước đá, khơng có hướng ngược lại Muốn thải nhiệt từ vật để nhiệt độ vật hạ xuống nhiệt độ môi trường, người ta phải tiêu tốn một khoảng lượng, làm lạnh nhân tạo Kỹ thuật lạnh chính mơn khoa học nghiên cứu chu trình thiết bị để thải nhiệt của vật mơi trường bên ngồi có nhiệt độ cao

Để có kiến thức Kỹ thuật lạnh trước tiên phải làm quen với nguyên lý làm lạnh, từ làm sở để nghiên cứu sâu loại máy lạnh 1.1 Làm lạnh, cách nhiệt, nhiệt tải

 Làm lạnh:

thấp hơn, ví dụ: từ cốc nước nóng ngồi khơng khí từ khơng khí vào cốc nước đá, khơng có hướng ngược lại Muốn thải nhiệt từ vật để nhiệt độ vật hạ xuống nhiệt độ môi trường, người ta phải tiêu tốn khoảng lượng Các chu trình thiết bị để thải nhiệt vật môi trường bên ngồi có nhiệt độ cao gọi làm lạnh nhân tạo

 Cách nhiệt:

Muốn trì độ lạnh vật phòng, người ta phải bọc cách nhiệt luon ln có dịng nhiệt truyền từ mơi trường có nhiệt độ cao vào vật khoang có nhiệt độ thấp Dịng nhiệt lớn, vật lạnh nhanh Độ lớn dòng nhiệt từ môi trường phụ thuộc vào hiệu nhiệt độ mơi trường nóng lạnh phụ thuộc vào tính chất vật liệu cách nhiệt

 Nhiệt tải:

Để làm lạnh vật buồng bảo quản lạnh xuống đến nhiệt độ trì nhiệt độ lạnh ấy, người ta phải có máy lạnh với suất lạnh đủ lớn để thải toàn lượng nhiệt tổn thất qua đường cách nhiệt baoche, lượng nhiệt sản phẩm toả ra, đèn chiếu sáng nguyên nhân khác Tổng nhiệt lượng gọi nhiệt tải máy lạnh

2 Môi chất lạnh chất tải lạnh

2.1 Các môi chất lạnh thường dùng kỹ thuật lạnh 2.1.1 Khái niệm

Mơi chất lạnh (cịn gọi tác nhân lạnh hay gas lạnh) chất môi giới sử dụng chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt mơi trường có nhiệt độ thấp thải nhiệt mơi trường có nhiệt độ cao Mơi chất tuần hồn hệ thống lạnh nhờ q trình nén

2.1.2 Yêu cầu môi chất lạnh

Do đặc điểm chu trình ngược hệ thống thiết bị, điều kiện vận hành Mơi chất cần có tính chất hố học, vật lí, nhiệt động thích hợp:

Tính chất hố học:

- Mơi chất cần bền vững mặt hoá học phạm vi áp suất nhiệt độ làm việc, không phân huỷ, khơng polyme hố

- Mơi chất phải trơ, khơng ăn mịn vật liệu chể tạo máy, dầu bơi trơn, oxi hố khơng khí ẩm

- An tồn, khơng dễ cháy dễ nổ

Tính chất lí học:

- Áp suất ngưng tụ không cao, áp suất ngưng tụ cao độ bền chi tiết yêu cầu lớn, vách thiết bị dầy, dể rị rỉ mơi chất

- Áp suất bay không nhỏ, phải lớn áp suất khí để hệ thống khơng bị chân khơng, dễ rị lọt khơng khí vào hệ thống

- Nhiệt độ đông đặc phải thấp nhiệt độ bay nhiều, nhiệt độ tới hạn phải cao nhiệt độ ngưng tụ nhiều

- Nhiệt ẩn hố nhiệt dung riêng mơi chất lỏng lớn tốt, nhiên chúng không đóng vai trị quan trọng việc đánh giá chất lượng mơi chất lỏng Nhiệt ẩm hố lớn, lượng mơi chất tuần hồn hệ thống nhỏ suất lạnh riêng khối lượng lớn

- Năng suất lạnh riêng thể tích lớn tốt, máy nén thiết bị gọn nhẹ

- Độ nhớt động nhỏ tốt để giảm tổn thất áp suất đường ống cửa van

- Hệ số dẫn nhiệt , toả nhiệt lớn tốt, thiết bị trao đổi nhiệt gọn - Mơi chất hồ tan dầu hồn tồn có ưu điểm so với loại mơi chất khơng hồ tan hồ tan dầu hạn chế, q trình bôi trơn tốt thiết bị trao đổi nhiệt không bị lớp trở nhiệt dầu bao phủ, có nhược điểm làm tăng nhiệt độ bay hơi, làm giảm độ nhớt dầu

phận tiết lưu

- Không dẫn điện để sử đụng cho máy nén kín nửa kín

 Tính chất sinh lí:

- Không độc hại, không gây phản ứng với quan hơ hấp, khơng tạo khí độc tiếp xúc với lửa hàn vật liệu chế tạo máy

- Phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát bị rị rỉ Có thể pha thêm chất có mùi vào mơi chất lạnh chất khơng ảnh hưởng đến chu trình máy lạnh - Mơi chất không ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm bảo quản

Tính kinh tế:

- Giá thành phải hạ độ tinh khiết phải đạt yêu cầu

- Dễ kiếm, nghĩa môi chất sản xuất công nghiệp, vận chuyển, bảo quản dễ dàng

Lưu ý: Khơng có mơi chất lạnh lí tưởng đáp ứng đầy đủ yêu cầu nêu 2.1.3 Ký hiệu môi chất lạnh

 Các Freôn

Ký hiệu môi chất lạnh thường ký hiệu chữ R (Tiếng Anh: Refrigerant mơi chất lạnh), sau chữ số

Ví dụ: R123

Các frêon chất hữu no chưa no mà Hydro (H2) thay

một phần hay toàn nguyên tử Cl, Br hay F

- Nếu có thêm thành phần Brơm sau chữ số có thêm ký hiệu B (Brôm) số lượng nguyên tử brôm B2, B3

Ví dụ 1: mơi chất có cơng thức hố học CCl2F2 Tìm ký hiệu

Số thứ nhất: số nguyên tử C –1 = 1-1 =

Số thứ : số nguyên tử H +1 = 0+1 = Số thứ : số nguyên tử F =2

Vậy môi chất có ký hiệu : R012 R12

Ví dụ 2: mơi chất có cơng thức hố học CHClF2 Tìm ký hiệu

Số thứ nhất: số nguyên tử C –1 = 1-1 =

Số thứ : số nguyên tử H +1 = 1+1 = Số thứ : số nguyên tử F =2

Vậy mơi chất có ký hiệu: R022 R22

Ví dụ : mơi chất có kí hiệu R114 tìm cơng thức hố học mơi chất Số thứ nhất: số nguyên tử C –1 =  C =2

Số thứ : số nguyên tử H + =  H = Số thứ : số nguyên tử F =

Vậy mơi chất có cơng thức hố học: C2Cl2F4

Số lượng nguyên tử Cl xác định nhờ hoá trị lại nguyên tử từ Cacbon: Cacbon  C2H6 , có F  có Cl

 Các mơi chất vơ

Vì cơng thức hố học mơi chất vơ đơn giản nên sử dụng ký hiệu Tuy nhiên có số nước quy định ký hiệu cho môi chất vô sau: Bắt đầu chữ R sau đến số mơi chất vơ Sau số chữ số ghi phân tử lượng làm trịn chất

Ví dụ: R717 NH3 R718 H2O, R729 khơng khí Các chất có

phân tử lượng phải có dấu hiệu phân biệt R744 CO2 R744A N20

2.1.4 Các môi chất lạnh thường dùng

Các môi chất lạnh ứng dụng vào thời kì đầu C4H10O C2H6O dễ nổ và dễ cháy kìm hãm phát triển kĩ thuật lạnh thời gian dài

Năm 1874, Pictet (Pháp) sử dụng SO2 Linde (Đức) sử dụng NH3 cho máy lạnh nén hơi, đưa kỹ thuật lạnh đến bước phát triển nhanh chóng

cứu ứng dụng sau đến Hyđrơ cacbon gốc Halơgen nguyên tử Hyđrô thay phần toàn phần nguyên tử Flo, clo brơm Khí frn R12 (CCL2F2) chiếm vị trí xứng đáng kỹ thuật lạnh năm 1930 nước cấm sử dụng môi chất dễ cháy cloruamêtan (CH3Cl) Sunfua đioxit SO2 Việc ứng dụng R12 R22 đánh dấu một bước phát triển quan trọng loại máy lạnh nhỏ tủ lạnh gia đình và thương nghiệp, máy điều hồ nhiệt độ R12 R22 có tính chất không độc, không cháy không gây nổ, nên gọi mơi chất lạnh an tồn

R12 (CCl2F2)

Hình 4.1 : Hình ảnh bình Gas R12

R12 chất khí khơng màu, có mùi nhẹ, nặng khơng khí, nhiệt độ sơi áp suất khí -29.8oC

Năng suất lạnh riêng thể tích nhỏ (khoảng 60% amơniăc) nên lưu lượng tuần hoàn hệ thống lớn lên, thích hợp cho hệ thống có cơng suất nhỏ (như tủ lạnh gia đình) Khả trao đổi nhiệt amơniăc

R12 có tính rửa cặn bẩn, cát bụi, gỉ sắt bám thành máy nén nên bố trí phin lọc cẩn thận đề phòng tắc bẩn, ẩm, bẩn, dầu Việc làm sạch, sấy hút chân không hệ thống lạnh kín R12 quan trọng

R12 khơng ăn mịn kim loại, khơng làm biến chất sản phẩm bảo quản

R12 bắt đầu phân huỷ nhiệt độ 540 - 5650C, tiếp xúc với sắt nung đỏ mờ

R12 không độc thể sống, không gây cháy gây nổ nên coi mơi chất lạnh an tồn

Do phá huỷ tầng ozôn nên R12 bị cấm từ năm 1996 hệ thống lạnh nạp 5Kg bị ngừng sản xuất từ năm 1999, nhiên thực tế, thiết bị sử dụng R12 hoạt động nên thời hạn kéo dài thêm 10 năm nước phát triển lượng R12 thị trường ngày sử dụng tủ lạnh gia dụng cũ

R134a (CH2F-CF3)

Hình 4.2: Hình ảnh bình Gas R134a

R134a môi chất lạnh không chứa Clo, dùng thay cho R12 gây hiệu ứng lồng kính, R134a mơi chất lạnh q độ

R134a có nhiều tính chất giống R12 không cháy nổ, không độc, không ảnh hưởng xấu đến thể sống, bền vững hố nhiệt, khơng ăn mịn kim loại phi kim loại, có tính chất nhiệt lạnh phù hợp

R134a dùng để thay R12 dải nhiệt độ cao dải nhiệt độ thấp (dưới -230C) khơng nên dùng hiệu suất giảm đến 20 - 30% so với R12

R134a dùng dầu bơi trơn polyester POE có cơng nghệ khác hẳn R12 Cần ý trộn R134a với loại khí lỏng gây cháy nổ tạo chất gây cháy không trộn lẫn R134a với chất khí lỏng gây cháy nổ

Hình 4.3 : Hình ảnh bình Gas R600a

R600a sản xuất nhằm bảo vệ môi trường chống biến đổi khí hậu an tồn cho người sử dụng Do có gốc từ Mê Tan khơng gây ô nhiễm môi trường

Đặc biệt Ga áp suất thấp suất lạnh cao, lạnh nhanh nên tiết kiệm công suất Block giảm tiêu thụ điện

Nhưng R600a dễ bắt lửa, nạp gas cẩn lửa nhỏ thổi vào đầu ti xạc gây cháy nổ

Trong tương lai R600a thay cho tất tủ lạnh dùng Vì đem lại nguồn ga thân thiện môi trường tiết kiệm lượng điện đảm bảo tiêu chí

Về nguyên lý tủ lạnh sử dụng R600a không nạp R134a cân cáp lại để nạp R134a, nhiên độ lạnh tiết kiệm điện không

R22 (CHClF2)

Là chất khí khơng màu, có mùi thơm nhẹ, nặng khơng khí, sơi áp suất khí nhiệt độ - 40.8oC Năng suất lạnh lớn R12, nạp

R22 cho máy nén R12 để nâng cao suất lạnh

Hòa tan dầu hạn chế nên gây khó khăn cho bơi trơn, nhiệt độ thấp từ -20oC đến -40oC R22 khơng hịa tan dầu nên người ta tránh không cho hệ thống

Hình 4.4 : Hình ảnh bình Gas R22

R22 khơng hồ tan nên có nguy tắc ẩm Cũng có tính rửa cặn bẩn, cát thành máy nén R12

R22 khơng dẫn điện Sự cố động điện cố điện nói chung máy nén kín R22 nhiều rõ rệt so với R12

R22 phân huỷ nhiệt độ 5500C thành Clo phosgen độc giống R12

R22 không cháy khơng nổ, độ an tồn cháy nổ thấp R12 R22 không độc thể sống, không làm biến chất thực phảm bảo quản R22 đắt dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản dễ

R22 Được ứng dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp, đặc biệt lĩnh vực điều hịa khơng khí, sử dụng cho máy lạnh có suất trung bình, lớn lớn

Mức độ phá huỷ tầng ơzơn R22 nhỏ lại gây hiệu ứng lồng kính Tuy nhiên, chưa tìm mơi chất thay hiệu R22 cịn sử dụng thêm khoảng tới năm 2040 nước phát triển

R410a

R410a hỗn hợp bao gồm: 50% gas R32 50% gas R125 R410a có áp suất cao (áp suất tĩnh lên tới 250 psi)

R410a có thành phần hóa học tương tự loại gas R22 lại có tỉ số nén cao so với gas R22

R410a sản xuất thay cho gas R22 để bảo vệ giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Năng suất làm lạnh cao 1,6 lần so với gas R22 nên điều hòa sử dụng môi chất lạnh R410a cho lạnh sâu tiết kiệm điện gas R22

R410a có đặc điểm hóa học tương tự đặc điểm gas R22 không gây độc hại, không cháy có hóa tính ổn định Tuy nhiên mật độ bay gas R410a cao mật độ bay khơng khí nên gas rị rỉ ngồi phịng kín nằm tầng thấp gây thiếu oxi Bởi điều quan trọng phải dùng gas môi trường thơng gió hạn chế gas đọng lại phịng

Là mơi chất làm lạnh dùng chung thiết bị lắp đặt cần thay đổi đồng hồ sạc dây nạp gas

R32 (CH2F2)

Hình 4.6: Hình ảnh bình Gas R32

Là dịng gas lạnh khơng có tác nhân gây cháy, việc sử dụng R32 an tồn nhiều so với dịng gas cũ xảy cố rò rỉ gas

Đây dòng gas đầu việc bảo vệ môi trường tự nhiên, giảm thiệu tác động mạnh đến hiệu ứng nhà kính

Với hiệu suất lạnh lớn hẳn R410a (gấp 1,6 lần) nên nói sử dụng gas R32 tiết kiệm lượng hơn, tiết kiệm khối lượng gas nạp

Dù khác cơng thức gas R32 có áp xuất tương gas R410a phổ biến nên dùng chung thiết bị lắp đặt cần thay đổi đồng hồ sạc gas dây nạp gas

Trong tương lai gas R32 thay cho gas R22 gas R410a, trở thành dòng gas sử dụng rộng rãi thông dụng

Sử dụng loại dầu Polyester (POE)

Lưu ý: Các thiết bị nạp gas R410a R32 có đường kính ren khác với R22 lý an tồn

Tổng kết so sánh dịng gas lạnh R32 R410A - R32 R410a tính phá hủy tầng Ozone - R32 khơng gây hiệu ứng nhà kính, R410a có khả

- R32 có hiệu suất làm lạnh cao 1.6 lần so với R410a nên tiết kiệm điện

- Nhiệt độ hoạt động máy nén tạo R32 cao so với R410a gần lần

- R32 gây cháy nổ, R410a khơng

- R32 ln có tính chất thân thiện với môi trường xung quanh so với R410a - Về tính kỹ thuật lắp đặt gas lạnh R410a ln cao so với R32, có tính chất an toàn hơn, khả hoạt động máy bền vững (máy lạnh dùng gas R32 nhiệt độ cao, dễ hư hỏng thiết bị máy

Hydroflouric Acid (HF) hợp chất Carbonyl Halides

- Mặc dù thuộc loại không gây độc hại, lượng gas R32 R410a khơng khí q nhiều làm giảm nồng độ Oxy dễ dàng gây ngạt thở Nên lắp quạt hút phịng kín lắp điều hịa khơng khí R410a R32

NH3 (Amôniăc R171)

Là chất khơng màu, có mùi hắc, lỏng sơi áp suất nhiệt độ -33.35oC Amôniăc có tính chất nhiệt

động tốt, phù hợp với chu trình máy lạnh nén dùng máy nén pittông, sử dụng rộng rãi công nghiệp, không dùng cho máy nén trục vít

Áp suất ngưng tụ cao, nhiệt độ nước làm mát khỏi bình ngưng 37oC nhiệt độ ngưng tụ 42oC Áp suất lên

tới 16.5 at Hình 4.7: Hình ảnh bình NH3

Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén thiết bị trao đổi nhiệt gọn nhẹ Hệ số dẫn nhiệt trao đổi nhiệt lớn Khả hòa tan nước nên khơng có tượng tắc ẩm Khơng hịa tan dầu nên phải có bình tách dầu

NH3 dẫn điện nên không dùng máy nén kín kín

NH3 Phân hủy thành thành nitơ hydro nhiệt độ 260oC, có mặt ẩm

và bề mặt thép làm chất xúc tác nhiệt độ 120oC phân hủy, cần phải

làm mát thật tốt đầu xylanh khống chế nhiệt độ cuối tầm nén thấp tốt

NH3 Ăn mòn Cu hợp kim Cu nên không dùng Cu máy nén

NH3 Ở nồng độ 13.5 – 16% cháy nhiệt độ khoảng 651oC Khi hỗn hợp

với thủy ngân gây nổ nên không dùng áp kế thủy ngân hệ thống NH3

Độc hại với người, gây kích thích niêm mạc mắt Làm giảm chất lượng sản phẩm bảo quản, làm biến màu rau

Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ vận chuyển, bảo quản

Lưu ý: Ta cần nắm CFC, HCFC, HFC HC gas lạnh nào: - CFC chất hyđrocacbon có thành phần clo flo chất phá huỷ tầng ôzôn mạnh

- HCFC chất có đầy đủ thành phần hyđrơ, clo flo có tiềm phá huỷ tầng ơzơn hơn, ga lạnh độ bị cấm dần, ví dụ R22 - HFC chất có hyđrô flo chất không phá huỷ tầng ôzôn coi ga lạnh cho tương lai, nhiên chúng lại gây hiệu ứng lồng kính nên sớm muộn chúng bị loại bỏ, ví dụ R410a

- HC chất có thành phần hyđrô (như gas đun bếp) chất tự nhiên, tác động đến mơi trường Tuy có nguy cháy nổ cao phải sử dụng làm ga lạnh tương lai khơng tìm gas lạnh

2.1.5 Dầu nhớt lạnh bôi trơn block máy lạnh

Dầu nhớt lạnh bơi trơn máy nén có ý nghĩa vơ quan trọng trình vận hành máy nén Máy nén ngừng cấp dịch mơi chất lạnh hay cho phép áp suất nén cao bình thường khoảng thời gian dài Nhưng không cho phép ngừng bôi trơn máy nén dù thời gian ngắn (thường không phút)

 Nhiệm vụ dầu nhớt lạnh:

- Bôi trơn chi tiết chuyển động máy nén, bề mặt ma sát, giảm ma sát tổn thất ma sát gây

- Làm nhiệm vụ tải nhiệt từ bề mặt ma sát pittong, xilanh, ổ bi, ổ bạc … vỏ máy

- Chống rị rỉ mơi chất cho cụm bịt kín đện kín cổ trục - Giữ kín khoang nén máy trục vít…

 Yêu cầu dầu nhớt lạnh:

Dầu bôi trơn nằm máy nén dầu tham gia vào vịng tuần hồn mơi chất lạnh, qua tất thiết bị phụ hệ thống Chính dầu nhớt lạnh có yêu cầu khắc khe:

- Có độ tinh khiết cao, khơng chứa thành phần có hại hệ thống lạnh ẩm, axit, lưu huỳnh, không hút ẩm

- Nhiệt độ bốc cháy phải cao, cao nhiều so với nhiệt độ cuối trình nén - Nhiệt độ đông đặc phải thấp nhiều so với nhiệt độ bay môi chất lạnh - Không dẫn điện, Không gây cháy, nổ

- Không phân hủy phạm vi nhiệt độ vận hành - Không tác dụng với môi chất lạnh

- Tuổi thọ phải cao bền vững - Không độc hại;

- Phải rẻ tiền dễ kiếm

 Kí hiệu dầu nhớt lạnh:

Thông thường dầu nhớt lạnh máy nén kí hiệu, ví dụ sau: "M 46"

- Với M Loại dầu:

M: Dầu khống lọc từ dầu thơ, có sở Naphten

A: Dầu tổng hợp sở Alakyl Benzen, có độ hịa tan cao với CFC HCFC nên thích hợp cho loại mơi chất

MA: Hỗn hợp M A để tăng cường ổn định giảm sủi bọt M P: Dầu tổng hợp sở Polyalpha Olefin thường dùng cho bơm nhiệt MP: Hỗn hợp M P thường dùng cho NH3 nhiệt độ bay thấp

AP: Hỗn hợp A P thường dùng cho HCFC CFC có nhiệt độ bay thấp

E: Dầu tổng hợp sở Ester thường dùng cho HFC HCFC

G: Dầu tổng hợp sở Glycol thường dùng cho HC propan, butan, iso butan

- 46: Độ nhớt động học

+ (46) cho nhiệt độ sôi thấp đến - 50oC (chỉ số nhỏ) + (150) cho nhiệt độ sôi cao - 10oC (chỉ số lớn hơn)

(Tìm hiểu thêm tính chất)

- Dầu Polyester (POE): loại dầu tổng hợp có tính hút ẩm cực mạnh Đây điều phức tạp môi chất HFC, dầu khống sử dụng cho mơi chất R22 hút ẩm dầu tổng hợp lại hút ẩm cao, cao gấp 20 lần dầu khoáng (ở độ ẩm khơng khí 45%) Do bị nhiễm ẩm dầu POE phản ứng với ẩm sinh cacbon acid tác dụng với kim loại tạo thành lớp cặn bám vào thành ống gây tắc nghẽn đường ống, bám vào cửa valve tiết lưu, chi tiết chuyển động máy nén gây kẹt valve tiết lưu, kẹt máy nén

 Nhược điểm khác môi chất HFC không hồ tan dầu, thay mơi chất HFC

vào hệ thống HCFC điều quan trọng phải làm dầu cũ, cần cịn sót lại dầu cũ làm cho toàn dầu hệ thống biến thành bùn Một nhược điểm môi chất HFC nhạy cảm với tạp chất dầu, hidrocacbon có vịng tuần hồn môi chất lạnh

2.2 Chất tải lạnh 2.2.1 Khái niệm:

Chất tải lạnh môi chất trung gian, nhận nhiệt đối tượng cần làm lạnh chuyển tới thiết bị bay

Hệ thống lạnh dùng chất tải lạnh gọi hệ thống lạnh gián tiếp Chất tải lạnh cịn gọi mơi chất lạnh thứ cấp

2.2.2 Ưu, nhược điểm dùng chất tải lạnh

 Ưu điểm: Người ta sử dụng chất tải lạnh trường hợp sau: - Khó sử dụng trực tiếp dàn bay để làm lạnh sản phẩm

- Mơi chất lạnh có tính độc hại có ảnh hưởng khơng tốt đến mơi trường sản phẩm bảo quản, chất tải lạnh trung gian coi vịng tuần hồn an tồn

lỏng, CO2 rắn để kết đông bảo quản lạnh đông

 Nhược điểm dùng chất tải lạnh:

- Tổn thất lượng lớn phải truyền qua chất trung gian

- Tốn phải đầu tư thêm thiết bị dàn lạnh, bơm, đường ống cho vịng tuần hồn chất tải lạnh

2.2.3 Yêu cầu chất tải lạnh

Cũng môi chất lạnh, chất tải lạnh phải thoả mãn số yêu cầu định Dưới số yêu cầu chất tải lạnh lỏng:

- Điểm đông đặc phải thấp nhiệt độ bay

- Nhiệt độ sôi phải đủ cao để dừng máy, nhiệt độ chất tải lạnh nâng lên nhiệt độ môi trường chất tải lạnh khơng bị bay Trường hợp chất tải lạnh có nhiệt độ bay thấp phải sử dụng vịng tuần hồn khí

- Khơng ăn mịn thiết bị

- Khơng cháy, không gây nổ phải rẻ tiền, dễ kiếm

- Hệ số dẫn nhiệt nhiệt dung riêng lớn tốt chất tải lạnh cần có tích chất trao đổi nhiệt tốt khả trữ nhiệt lớn

- Độ nhớt khôi lượng nhỏ tốt thuận lơi cho việc tuần hồn chất tải lạnh, độ nhớt nhỏ hệ số trao đổi nhiệt lớn

Lưu ý: chất lạnh đáp ứng dầy đủ yêu cầu 2.2.4 Một số chất tải lạnh thường dùng

Chất tải lạnh dạng khí khơng khí, dạng lỏng nước mi loại, dung dịch chất hữu rượu, mêtanol, êtanol nitơ lỏng, dạng rắn đá khô nước đá

 Nước

Đối với nhiệt độ 00C, Nước chất tải lạnh lí tưởng, đáp ứng hầu hết

các u cầu nêu Nhưng có nhiệt độ hố rắn cao (ở 00C) nên sử

trong phạm vi điều tiết khơng khí, sở bảo quản lạnh O0C bảo quản

rau, quả, bơ sữa bảo quản ngắn ngày sản phẩm từ thịt động vật

nhất sử dụng cho nhiệt độ -150C Còn muốn nhiệt độ thấp

hơn ta sử dụng dung dịch muối CaCl2 đạt nhiệt độ thấp -450C đến

-500C

 Các hợp chất hữu

Các dung dịch nước với chất hữu mêtanol (CH3OH), etanol

(C2H5OH) etilenglicol (C2H4-(OH)2) tricloêtilen (C2HCl3) glycerin đạt

nhiệt độ đơng đặc thấp Nhưng ngược lại số dung dịch với chất hữu khơng có nguy gây cháy, nổ mà số dung dịch cịn có tính độc hại với thể sống dung dịch mêtanol Nhưng cần nhiệt độ thấp -500C bắt buộc người ta phải sử dụng dung dịch nước chất hữu

3 Các phương pháp làm lạnh bảo quản lạnh 3.1 Các phương pháp làm lạnh

3.1.1 Làm lạnh trình biến đổi pha (bay chất lỏng):

Trong trình biến đổi pha vật chất có xảy tượng tỏa nhiệt, thu nhiệt Trong kỹ thuật lạnh người ta sử dụng tượng để làm lạnh tỏa nhiệt ngưng tụ dàn nóng bay làm lạnh dàn lạnh

Ví dụ: Khi tắm xong đứng trước quạt ta thấy mát lạnh nước bay bề mặt da thu nhiệt thể tạo cảm giác mát lạnh

Hoá lỏng thăng hoa vật rắn để làm lạnh phương pháp chuyển pha chất nước đá đá khô

Nước đá tan 00C thu nhiệt lượng 333 kJ/kg

Đá khô CO2 thể rắn chuyển từ dạng rắn qua dạng thu nhiệt lượng

572,2 kJ/kg (-78,5 0C)

3.1.2 Làm lạnh trình giản nở đoạn nhiệt:

Khi chất lỏng hay chất khí thực q trình giản nở áp suất bị giảm kèm theo tượng giảm nhiệt độ (trong điều kiện khơng có trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh) Ở giai đoạn đầu trình phát triển ngành lạnh, người ta dùng xylanh giãn nở thay dùng van tiết lưu

3.1.3 Làm lạnh hiệu ứng tiết lưu:

cửa nghẽn khe hở nhỏ áp suất nhiệt độ bị giảm có khả sinh lạnh, người ta áp dụng hiệu ứng để làm van tiết lưu hay cáp phục vụ cho kỹ thuật lạnh

Hình 4.8: Tiết lưu khơng sinh ngoại cơng dịng mơi chất

Quá trình tiết lưu trình giảm áp suất ma sát mà không sinh ngoại công mơi chất chuyển động qua chỗ có trở lực cục đột ngột

3.1.4 Làm lạnh hiệu ứng xốy

Dẫn dịng khí nén lên áp suất cao vào ống hình trụ theo phương tiếp tuyến Dịng khí chuyển động tạo thành dịng xốy Do có chuyển động xốy bên trong, ống phân làm dịng, dịng phía ngồi chuyển động nhanh có nhiệt độ cao, dịng phía chuyển động chậm có nhiệt độ thấp, điều giải thích vận tốc cân nên có xu hướng truyền lượng từ dòng dòng

3.1.5 Làm lạnh hiệu ứng nhiệt điện

Hiệu ứng nhiệt điện hay hiệu ứng Peltier: Khi có dịng điện chạy qua vịng dây dẫn kín gồm kim loại khác nối với đầu nối toả nhiệt cịn đầu hấp thụ nhiệt

Hoặc cho dòng điện chiều qua miếng kim loại đặt tiếp giáp bề mặt tiếp giáp đó: bề nóng lên bề lạnh

Trong công nghiệp ngày nay, người ta dùng kim loại có hệ số dẫn nhiệt lớn chất bán dẫn thích hợp

Ví dụ: sử dụng để làm máy nước nóng lạnh cơng suất nhỏ 3.1.6 Làm lạnh hiệu ứng từ

3.1.7 Phương pháp hòa trộn lạnh

Cách 2000 năm, người Trung Quốc Ấn Độ biết làm lạnh cách hòa trộn muối nước

Ví dụ : Nếu hịa trộn 31g NaNO3 31g NH4Cl với 100g nước (100C) hỗn hợp

sẽ giảm đến -120C Hay hòa trộn 200g CaCl

2 với 100g nước đá vụn, nhiệt độ

giảm từ 00C xuống -420C…

Ngày người ta sử dụng nước đá muối để ướp cá đánh bắt cần bảo quản cá nhiệt độ 00C

3.2 Các phương pháp bảo quản lạnh 3.2.1 Bảo quản lạnh nước đá:

Với vỏ cách nhiệt đơn giản, đặt vào cục nước đá, ta tạo buồng lạnh đơn giản có nhiệt độ thấp mơi trường (hình 1.9)

Hình 4.9 Tủ lạnh làm nước đá

1- cục nước đá; 2- vỏ cách nhiệt; 3- ống dẫn nước thải; 4- tủ lạnh Nước đá tan 00C, kg thu lượng nhiệt 80 kcal Đá khô (CO

2 thể rắn)

nhiệt độ thăng hoa đạt đến - 78,90C theo lý thuyết hạ nhiệt độ tủ

bảo quản xuống gần đến - 780C Năng suất lạnh kg đá khô thăng hoa

là 572 kJ (136 kcal), tăng đến nhiệt độ 00C, thu thêm nhiệt lượng

55kJ (14 kcal)

3.2.2 Bảo quản lạnh bay chất lỏng

Chất lỏng bay luôn gắn liền với thu nhiệt Một kg nước 1000C chuyển từ dạng lỏng sang dạng thu nhiệt lượng 539 kcal

Dưới áp suất khí quyền frn R12 có nhiệt độ sơi - 29,80C, frn R22 có

nhiệt độ sôi - 40,90C amôniắc có nhiệt độ sơi - 33,40C, nitơ lỏng có nhiệt

00C

50C

3

4 1

độ sôi - 1960C Những chất lỏng bắn vào người, gây bỏng lạnh Butan

(C4H10) có nhiệt độ sơi áp suất khí - 0,40C

Hình 4.10 Tủ lạnh làm mơi chất lỏng freôn R12

1- Lỏng R12 sôi áp suất khí quyển; 2- bình bay hơi; 3- ống thơng Thay cục nước đá hình bình chứa đầy chất lỏng R12, cho bay vào khí ta có tủ làm lạnh môi chất lỏng R12 bay Nhiệt độ sơi đạt - 29,80C (hình 1.10)

Nếu lắp van đường thông để khống chế áp suất bình bay ta tạo nhiệt độ lạnh theo ý muốn, ví dụ, trì áp suất P = 0,3086MPa ứng với nhiệt độ bay 00C dùng máy hút chân

không trì áp suất 0,0087MPa, nhiệt độ tương ứng - 750C

Hình 4.11 Tủ lạnh làm môi chất R12 bay áp suất cao

0,3086MPa (3,1at) nhiệt độ cao 00C

1- van khống chế áp suất; 2- môi chất; 3- lỏng môi chất; 0,1032

MPa - 29,80C

(- 250C)

1

2

3

0,3086 MPa

00C

(50C)

2

3

1

4

Hình 4.12 Tủ lạnh làm R12 bay áp suất chân không

cao 8,79KPa (0,085at) nhiệt độ thấp -750C

3.2.3 Giải pháp giữ mức chất lỏng không đổi bình bay hơi:

Để giữ nhiệt độ khơng đổi tủ, cần phải trì mức chất lỏng khơng đổi bình bay Hình 1.13 biểu diễn phương pháp giữ mức chất lỏng không đổi van phao Cấp lỏng cho dàn bay từ bình chứa mơi chất lỏng

Hình 4.13 Giữ mức chất lỏng khơng đổi bình bay 1- phao; 2- bình chứa mơi chất lỏng có áp suất cao; 3- van phao; 4- bình bay hơi; bơm (bơm chân không)

Máy hút chân khơng (hình 1.12) dùng để trì áp suất khơng đổi bình bay

Van tiết lưu nhiệt lắp dàn bay có chức giống van phao bình bay Nhờ có phận cảm nhiệt gắn cuối dàn phận điều chỉnh tự

1 2

3 4 5

6 8,79KPa

động mà môi chất lỏng phun vào vừa đủ để ống xoắn có hỗn hợp lỏng Riêng đoạn ống cuối có

Hình 4.14 Dàn bay ống xoắn với phương pháp cấp

lỏng nhờ van tiết lưu nhiệt

1- van tiết lưu nhiệt; 2- bình chứa mơi chất lỏng có áp suất cao; 3- hỗn hợp lỏng có áp suất thấp; 4- bơm hơi; 5- có áp suất thấp

4 Các hệ thống lạnh thông dụng

4.1 Hệ thống lạnh với cấp nén đơn giản

Sơ đồ cấp nén đơn giản hay cịn gọi chu trình khơ Chu trình khơ chu trình có hút máy nén bảo hồ khơ

Sơ đồ ngun lý

Hình 4.15: Chu trình khơ

2

4

1 3 5

TBBH: Thiết bị bay TBNT: Thiết bị ngưng tụ MN: Máy nén

Hơi bão hịa khơ sau TBBH máy nén hút nén đoạn nhiệt thành nhiệt cao áp đẩy vào TBNT Tại TBNT, nhiệt cao áp thải nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ đẳng áp thành lỏng cao áp Lỏng cao áp qua van tiết lưu tiết lưu thành bão hòa ẩm hạ áp vào TBBH Tại TBBH, hạ áp nhận nhiệt môi trường cần làm lạnh sơi hóa đẳng áp Hơi sau TBBH tiếp tục máy nén hút về, chu trình tiếp diễn

4.2 Hệ thống lạnh với hai cấp nén tiết lưu làm mát trung gian khơng hồn tồn

Chu trình cấp, tiết lưu làm mát trung gian khơng hồn tồn chu trình có hút máy nén bão hồ khơ, riêng q trình nén phân thành cấp Hơi sinh máy nén hạ áp làm mát trung gian

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 4.16 : Sơ đồ nguyên lý

- -Nguyên lý làm việc

Hơi bão hoà khơ sau TBBH có thơng số trạng thái máy nén hạ áp hút nén đoạn nhiệt thành nhiệt trung gian, nhiệt trung gian sau đưa vào thiết bị làm mát trung gian, môi chất nhả nhiệt cho môi trường làm mát khơng hồn tồn Hơi q nhiệt trung áp máy nén cao áp hút nén đoạn nhiệt thành nhiệt cao áp đẩy vào TBNT Tại TBNT, nhiệt cao áp thải nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ đẳng áp thành lỏng cao áp Lỏng cao áp qua van tiết lưu tiết lưu thành bão hòa ẩm

TBBH: Thiết bị bay TBNT: Thiết bị ngưng tụ MN: Máy nén

hạ áp vào TBBH Tại TBBH, hạ áp nhận nhiệt môi trường cần làm lạnh sơi hóa đẳng áp Hơi sau TBBH tiếp tục máy nén hút về, chu trình tiếp diễn

4.3 Một số hệ thống lạnh khác

4.3.1 Hệ thống lạnh với cấp nén có hồi nhiệt

Chu trình hồi nhiệt chu trình có thiết bị trao đổi nhiệt mơi chất lỏng nóng trước vào van tiết lưu lạnh trước máy nén

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 4.17: Chu trình hồi nhiệt

- Nguyên lý làm việc

4.3.2 Chu trình cấp, tiết lưu làm mát trung gian khơng hồn tồn - Sơ đồ ngun lý

Hình 4.18: Sơ đồ nguyên lý

- Nguyên lý hoạt động

Hơi sau TBBH có thông số trạng thái máy nén hạ áp hút nén đoạn nhiệt – đẳng entropy thành q nhiệt trung gian có thơng số trạng thái 2, nhiệt trung gian sau đưa vào thiết bị làm mát trung gian, môi chất nhả nhiệt cho mơi trường làm mát theo q trình 2-3 Sau khỏi thiết bị làm mát trung gian, nhiệt trung gian hỗn hợp với từ bình trung gian thành hỗn hợp có số trạng thái Hơi máy nén cao áp hút nén đoạn nhiệt – đẳng entropy thành nhiệt cao áp đẩy vào TBNT Tại TBNT, nhiệt cao áp nhả nhiệt cho môi trường làm mát ngưng tụ đẳng áp thành lỏng cao áp trạng thái Lỏng qua VTL tiết lưu đến trạng thái Phần sinh sau VTL với thông số trạng thái đưa trở lại đầu hút máy nén cao áp, phần lỏng với trạng thái qua VTL tiết lưu thành bão hịa ẩm có nhiệt độ áp suất thấp đưa vào TBBH Tại TBBH, môi chất nhận nhiệt môi trường cần làm lạnh sôi hóa thành trạng thái 1, máy nén hút về, chu trình tiếp diễn

4.3.3 Chu trình cấp, tiết lưu, làm mát trung gian hoàn toàn

và nhiệt độ cuối tầm nén cao

Để khắc phục nhược điểm trên, người ta cho sục thẳng nhiệt trung gian vào bình trung gian để làm mát hoàn toàn nén hạ áp sau thiết bị làm mát trung gian

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 4.19: Sơ đồ nguyên lý

- Nguyên lý hoạt động

trường cần làm lạnh sơi hóa thành trạng thái 1, máy nén hút về, chu trình tiếp diễn

4.3.4 Chu trình cấp, tiết lưu, làm mát trung gian hồn tồn, bình trung gian ống xoắn

- Sơ đồ nguyên lý

Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý

- Nguyên lý hoạt động

Chu trình giống chu trình cấp, tiết lưu làm mát trung gian hoàn tồn Sự khác biệt dịng mơi chất từ TBNT chia làm nhánh:

Nhánh 1: qua VTL tiết lưu thành bão hòa ẩm trung gian đổ vào bình trung gian ống xoắn Hơi sinh sau VTL với lượng lỏng bay để làm mát từ máy nén hạ áp đến lượng lỏng bay để lạnh lỏng cao áp với thông số trạng thái đưa trở lại đầu hút máy nén cao áp

Nhánh 2: phần lớn lượng môi chất qua nhánh qua ống xoắn bình trung gian làm lạnh trước qua VTL2 tiết lưu thành bão hịa ẩm có nhiệt độ áp suất thấp đưa vào TBBH

Câu hỏi tập:

4.1 Nêu tính chất mơi chất lạnh R22, R32, R134a, R410a, R600a NH4? 4.2 Nêu phương pháp làm lạnh nhân tạo?

BÀI 5: CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG HỆ THỐNG LẠNH

Giới thiệu:

Bài Các thiết bị hệ thống lạnh trình bày chức vị trí máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, van tiết lưu hệ thống lạnh

Mục tiêu:

- Biết chức vị trí máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, van tiết lưu hệ thống lạnh

- Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, van tiết lưu hệ thống lạnh

- Xây dựng tác phong công nghiệp, làm việc theo nguyên tắc 5S, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ nhau, có ý thức tự giác, kỷ luật cao, có tinh thần trách nhiệm học tập

Nội dung: 1 Máy nén

1.1 Vai trò vị trí

 Vai trị máy nén lạnh

Máy nén phận quan trọng hệ thống lạnh Máy nén có chức liên tục hút môi chất lạnh nhiệt độ thấp (T0) áp suất thấp (P0) sinh

ra thiết bị bay để nén lên áp suất cao (PK), nhiệt độ cao (TK) đẩy vào thiết bị

ngưng tụ

Máy nén phải có suất hút đủ lớn để trì áp suất bay Po (tương

ứng với nhiệt độ bay To) đạt yêu cầu dàn bay có áp suất đầu đẩy đủ lớn để đảm bảo áp suất dàn ngưng tụ đủ cao tương ứng với nhiệt độ mơi trường làm mát có

máy nén

 Vị trí : Trong hệ thống lạnh máy nén lắp sau thiết bị bay trước thiết bị ngưng tụ

1.2 Các loại máy nén thường dùng hệ thống lạnh 1.2.1 Máy nén pittông

 Cấu tạo:

Hình 5.1: Cấu tạo chung máy nén tủ lạnh

Hình 5.2: Cấu tạo máy nén Cấu tạo chung:

1: Thân máy nén 2: Xi lanh

3: Pittông 4: Tay biên 5: Trục khuỷu 6: Van đẩy 7: Van hút

8: Nắp xilanh 9: Nắp xilanh 10: Ống hút

11: Stato 12: Rôto

13: Ống dịch vụ 14: Ống đẩy

 Phần động điện: Gồm stato roto

Hình 5.3: Cấu tạo động điện

CR cuộn khởi động CS Dây quấn đưa đầu dây ký hiệu: C S R chữ viết tắt từ tiếng Anh

C: Common (Chân chung) S: Start (Chân đề) R: Run (Chân chạy)

Cuộn CS có điện trở lớn cuộn CR (RKĐ > RLV)

- Rotor: gồm lõi thép, lồng sóc trục nối với trục khửu máy nén

 Phần máy nén pittông: - Gồm xilanh, piston, séc măng

- Clape hút (van hút), clape đẩy (van đẩy) - Khoang hút, khoang đẩy

- Tay biên trục khuỷu

Toàn động điện máy nén đặt vỏ kim loại bọc kín lò xo giảm rung Trên trục khửu có rãnh để hút dầu bơi trơn chi tiết chuyển động

Hình 5.4: Cấu tạo máy nén pittơng Chú giải:

1 Xilanh Pittông Séc măng Clapê hút Clapê đẩy

 Nguyên lý hoạt động:

Pittông chuyển động tịnh tiến qua lại xilanh nhờ cấu tay quay truyền trục khuỷu tay biên biến chuyển động quay từ động thành chuyển động tịnh tiến qua lại

* Quá trình hút:

Khi piston chuyển động từ điểm chết xuống điểm chết áp suất xi lanh giảm xuống, chênh lệch áp suất nên clape hút mỡ môi chất vào xi lanh

* Quá trình nén:

Khi piston chuyển động từ điểm chết lên điểm chết áp suất xi lanh tăng lên, chênh lệch áp suất nên clape đẩy mỡ nén, môi chất đẩy theo đường ống đẩy đến dàn nóng

Quá trình hút nén lặp lặp lại cho chu kỳ

 Ưu nhược điểm:

- Do đặt vỏ kín nên chuyển động không gây ồn rung - Làm việc ổn định, gọn nhẹ, tuổi thọ độ tin cậy cao

 Những hư hỏng

- Cuộn dây động máy nén cháy bị tải bị đấu điện không - Động máy nén có bơm yếu clape hỏng piston mài mòn

1.2.2 Máy nén roto (Máy điều hịa khơng khí P=1-3.5hp)

 Cấu tạo

Máy nén roto gồm có hai phần chính:

Hình 5.5: Cấu tạo máy nén Roto

Phần điện:

Gồm roto va stato Stato quấn hai cuộn dây, cuộn dây có đường kính nhỏ gọi cuộn dây khởi động (đề), cuộn dây có đường kính lớn gọi cuộn dây vận chuyển (chạy)

Phần cơ:

Gồm có thân hình trụ, piston có dạng hình trụ nằm xi lanh tạo hai khoang hút nén nhờ có ngăn

Dầu bơi trơn: Trên trục có bố trí rãnh xoắn, nhờ lực ly tâm mà dầu đưa đến phận chuyển động máy nén

Chú ý: Nếu động máy nén chạy ngược chiều thỉ dầu bôi trơn  động máy nén bị cháy thiếu dầu bôi trơn

 Nguyên lý hoạt động trình hút nén

Hình 5.6: Nguyên lý làm việc máy nén roto

Khi piston lăn lên vị trí ngăn khoang hút đạt thể tích tối đa, lúc có khoang hút piston xi lanh Khi piston tiếp tục lăn, trình nén bắt đầu song song với hình thành khoan hút Cứ khoang nén nhỏ dần lại đồng thới khoang hút lại lớn dần lên nén đẩy hết ngoài, khoang hút lúc lại đạt thể tích cực đại tiếp tục cho chu trình nén, hút

 Ưu nhược điểm

- Do đặt vỏ kín nên chuyển động không gây ồn rung - Chi tiết gọn nhẹ, khơng có van hút nên giảm tổn thất đáng kể

- Làm việc ổn định, tuổi thọ thấp tính chất bơi trơn cơng nghệ chế tạo địi hỏi xác

1.2.3 Máy nén Trục vít

 Cấu tạo:

Máy nén khí trục vít sử dụng phổ biến doanh nghiệp lớn

Hình 5.7: Máy nén trục vít

Loại máy nén khí có vỏ đặt biệt bao boc quanh hai trục vít quay, lồi lõm Các hai trục vít ăn khớp với số trục vít lồi

trục vít lõm đến Hai trục vít phải quay đồng với nhau, trục vít vỏ bọc có khe hở nhỏ

 Nguyên lý làm việc:

Hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích Máy nén khí trục vít gồm có hai trục Trục trục phụ Khi trục vít quay nhanh, khơng khí hút vào bên vỏ thơng qua cửa nạp vào buồng khí trục vít khơng khí nén buồn khí nhỏ lại, khí nén tới cửa thoát Cả cửa nạp cửa thoát đống hoặt mở tự động trục vít quay khơng che cửa, Ở cửa máy nen khí có lắp van chiều để ngăn trục vít tự quay trình nén dã ngừng

 Ưu, nhược điểm

* Ưu điểm: Ổn định, rung động tiếng ồn nhỏ, hiệu suất cao, chi phí vận hành bảo trì thấp, tiết kiểm điện tới 30% so với máy nén piston Tuổi thọ cao: Do khơng có van hút, van xả vịng xéc măng nên máy nén khí trục vít có tuổi thọ cao, tin cậy làm việc

* Nhược điểm: Giá thành đắt: So với máy nén khí piston, máy nén khí trục vít có giá thành cao, đầu tư ban đầu lớn Khó chế tạo sửa chữa: Các trục vít u cầu độ xác cao nên khó chế tạo sửa chữa, đòi hỏi thợ sửa chữa phải có tay nghề cao để xử lý cố kỹ thuật

1.2.4 Máy nén khí ly tâm

Máy dùng nhiều ngành công nghiệp nặng có đặc điểm hoạt động liên tục

Hình 5.8: Máy nén ly tâm

Nguyên lí hoạt động: Dùng bánh đẩy ép khí vơ rìa bánh đẩy để tăng tốc độ khí để xoay đĩa cánh quạt Thiết bị khuếch tán máy nén biến lượng thành áp suất

Hoạt động cánh quạt để tạo lực ly tâm nên môi chất lạnh bên buồng nén (hình xoắn ốc) Máy nén lạnh ly tâm thích hợp để nén mơi chất lạnh với lưu lượng lớn áp suất thấp

- Máy ly tâm lắp đặt cố định công suất hoạt động tới hàng nghìn mã lực - Máy có ưu điểm hoạt động liên tục với cơng suất cao, đáp ứng nhu cầu sản xuất chế biến

1.2.5 Máy nén scroll (đĩa xoắn)

Xilanh pittơng có dạng băng xoắn Xilanh đứng im cịn pittơng chuyển động Bề mặt pittơng xilanh tạo khoang tích thay đổi thực q trình hút, nén đẩy

 Cấu tạo:

Hình 5.9: Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy nén roto xoắn ốc  Nguyên lý hoạt động:

Quá trình hút – vòng xoắn quay vòng 3600, hai túi hình thành khép kín hình 3.9b

2 Thiết bị ngưng tụ 2.1 Vai trị vị trí

Thiết bị ngưng tụ bốn thiết bị có diện tích lớn hệ thống lạnh Thiết bị ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt

 Vai trò:

Hơi mơi chất lạnh có áp suất nhiệt độ cao sau trình nén ngưng tụ thành trạng thái lỏng

Thải nhiệt môi trường làm mát (thường nước khơng khí) 2.2 Các kiểu thiết bị ngưng tụ thường gặp

Theo môi trường làm mát, chia thiết bị ngưng tụ thành nhóm: - Thiết bị ngưng tụ làm mát nước

- Thiết bị ngưng tụ làm mát nước khơng khí - Thiết bị ngưng tụ làm mát khơng khí

2.2.1 Thiết bị ngưng tụ làm mát nước

Gồm bình ngưng ống vỏ nằm ngang, bình ngưng ống vỏ thẳng đứng, thiết bị ngưng tụ kiểu phân tử kiểu ống lồng

 Bình ngưng ống vỏ nằm ngang

Bình ngưng gồm bình hình trụ nằm ngang chứa bên nhiều ống trao đổi nhiệt đường kính nhỏ Bình ngưng loại dùng phổ biến cho máy lạnh cỡ cơng suất trung bình lớn, dùng thích hợp cho nơi có nguồn nước sẵn nước, giá thành nước không cao

Hình 5.9: Sơ đồ cấu tạo bình ngưng ống vỏ nằm ngang

1 nối van an toàn

1

6

7

8

3 ống NH3 vào

4 áp kế

5 ống nối van xả khí khơng ngưng van xả khơng khí khoang nước ống nước làm mát

8 ống nước làm mát vào van xả nước

10 ống NH3 lỏng

Hơi cao áp sau máy nén đưa vào phần bình ngưng qua đường ống bao phủ không gian ống, tỏa nhiệt cho nước làm mát ống ngưng tụ thành lỏng Để tăng tốc độ nước truyền nhiệt nước lạnh, để kéo dài đường nước bình ngưng, bố trí cho nước qua lại nhiều lần trước theo ống dẫn Lỏng ngưng tụ phần bình dẫn ngồi qua ống 10 vào bình chứa Để lỏng liên tục vào bình chứa phải có ống nối cân (qua đầu 2) bình ngưng bình chứa

Các ống bình ngưng amơniắc thường ống trơn, thẳng, đường kính d = 25  2.5mm núc hàn vào hai mặt sàng theo đỉnh tam giác cạnh 4mm

Trong hệ thống lạnh frêon, cấu tạo bình ngưng ống trao đổi nhiệt có số khác biệt so với bình ngưng amơniắc để phù hợp với tính chất mơi chất Các ống trao đổi nhiệt thường ống đồng có cánh nhơm lồng vào bề mặt ống để tăng cường khả truyền nhiệt

 Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử kiểu ống lồng * Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử

Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử gồm phần tử riêng biệt ống trao đổi nhiệt (2) ghép với thành cụm Mỗi phần tử xem bình ngưng ống vỏ nằm ngang loại nhỏ Các phần tử lắp nối tiếp với theo đường môi chất ghép song song theo đường nước làm mát Mỗi cụm (trong hình vẽ gồm phần tử) lại ghép song song với tạo thành thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử (trên hình vẽ gồm cụm với phần tử bình chứa dưới, có ống xả dầu)

Hình 5.11: Sơ đồ cấu tạo thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử

1 Ống nước vào Ống trao đổi nhiệt Ống dẫn vào Ống nước Ống góp vào Ống dẫn lỏng Ống xả dầu Bình chứa lỏng

Trong phần tử, môi chất đưa vào ống (3) vào không gian ống trao đổi nhiệt (2) ngưng tụ lại thải nhiệt cho nước làm mát ống trao đổi nhiệt Nước đưa vào từ ống góp phía (1) chảy song song qua phần tử ống góp phía (4) Như vậy, thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử trao đổi nhiệt theo nguyên lý ngược chiều

* Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng

Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng gồm có vỏ (ống ngồi) ống

6

7

2

1

Hôi NH3

8

5

Nước làm mát

Nước

Hình 5.12: Sơ đồ cấu tạo thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống

1,6 Ống ống lỏng ra; 2,5 Ống nước ống nước vào; Môi chất lạnh; Nước

Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống có nguyên lý hoạt động thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử Nước làm mát ống, cịn mơi chất chảy theo chiều ngược lại không gian ống Như vậy, nước môi chất trao đổi nhiệt ngược chiều

 Thiết bị ngưng tụ kiểu panen

Với mục đích thay ống khơng có mối hàn thép rẻ tiền hơn, người ta nghiên cứu chế tạo loại dàn ngưng panen

Thiết bị ngưng tụ kiểu panen gồm cụm riêng biệt, cụm lại gồm số panen liên tiếp siết chặt ép lại hai nắp, có đệm chèn để đảm bảo kín đường nước (lưu động ngang qua bên ngồi)

Hình 5.13: Sơ đồ cấu tạo thiết bị ngưng tụ kiểu panen

1 Rãnh đứng; Panen; 3,4 Ống dẫn nước vào ra;

5

1

4

1

2

4

3

7

5

NH3

5 Nắp phẳng; 6,7 Ống góp lỏng

Bộ phận chủ yếu dàn ngưng panen (2) làm từ hai thép cán dập thành hình gợn sóng ốp vào Do panen hình thành dãy rãnh đứng (1), mơi chất ngưng tụ Hai cạnh ngồi dọc theo chiều dài panen hàn kín, cịn khoảng rãnh cần ốp sát hàn điểm (phần đóng vai trị cánh tải nhiệt)

Nước giải nhiệt vào ống qua ống góp có lỗ phân phối, chảy qua panen ống Nước làm mát vào môi chất chuyển động cắt theo rãnh

2.2.2 Thiết bị ngưng tụ làm mát khơng khí

Loại dàn ngưng thường sử dụng tủ lạnh gia đình, quầy hàng thực phẩm tươi sống, máy điều hịa khơng khí, phương tiện giao thơng vận tải nơi giải nhiệt nước khơng có đủ nước để giải nhiệt

Dàn ngưng khơng khí chia làm loại: đối lưu tự nhiên đối lưu cưỡng

 Dàn ngưng đối lưu tự nhiên

 Dàn ngưng đối lưu cưỡng

Dàn ngưng đối lưu cưỡng thường có cấu tạo gồm dàn ống trao đổi nhiệt ống thép ống đồng có cánh nhơm cánh sắt bên ngồi, bước cánh nằm khoảng 3÷10mm

Hơi môi chất ống xoắn nhả nhiệt cho không khí bên ngồi ống để ngưng tụ thành lỏng Sự chuyển động khơng khí nhờ quạt (quạt hướng trục thổi qua với vận tốc 45m/s_ đối lưu cưỡng bức) tự (đối lưu tự nhiên)

Hình 5.15: Dàn ngưng khơng khí đối lưu cưỡng

2.2.3 Thiết bị ngưng tụ làm mát nước khơng khí

 Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới

Hình 5.16: Sơ đồ cấu tạo thiết bị ngưng tụ kiểu tưới

1 Đồng hồ cao áp Van an toàn Hơi cao áp cấp vào Đường cân Đường xả khí khơng ngưng Dàn tưới

7 Ống trao đổi nhiệt Bơm nước Bộ lọc khí

13 Đường xả dầu 14 Xả nước tràn

Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới làm mát nước không khí Nước tưới bên ngồi ống, mơi chất bên ống Hơi môi chất nhả nhiệt cho nước tưới để ngưng tụ tạo thành lỏng Nước làm mát nhận nhiệt  nóng lên: phần bay hơi, phần nhả nhiệt cho khơng khí bên ngồi Phần nhả nhiệt cho khơng khí bên ngồi + lượng nước bổ sung  nước nguội lại trạng thái ban đầu bơm bơm lên dàn tưới Chu trình tiếp diễn

 Thiết bị ngưng tụ kiểu bay

Hình 5.17: Sơ đồ cấu tạo thiết bị ngưng tụ kiểu bay

(1 – 13) Giống hình 2.42 ; 14 Tấm chắn nước ; 15 Quạt gió ; 16 Vỏ thiết bị 2.2.4 Tháp giải nhiệt

Tháp giải nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt dùng để làm mát nước tuần hồn cho bình ngưng cách bay phần nước vào khơng khí cho nước tiếp xúc trực tiếp với khơng khí mơi trường

3 Thiết bị bay

Thiết bị bay bốn thiết bị hệ thống lạnh Thiết bị bay thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt

3.1 Vai trò vị trí

 Vai trị: Tại thiết bị bay môi chất lạnh trạng thái bão hịa ẩm có áp suất thấp, nhiệt độ thấp thu nhiệt từ môi trường cần làm lạnh, sôi hoá đẳng áp để chuyển từ lỏng sang

 Vị trí : Thiết bị bay hệ thống lạnh lắp sau van tiết lưu trước máy nén

3.2 Các kiểu thiết bị bay thường gặp

Có nhiều cách phân loại thiết bị bay hơi, theo môi trường cần làm lạnh chia sau :

+ Thiết bị bay làm lạnh chất tải lạnh lỏng nước, nước muối, glycol… + Thiết bị bay làm lạnh khơng khí Trong loại lại chia làm hai nhóm : khơng khí tuần hồn tự nhiên khơng khí tuần hồn cưỡng

3.2.1 Thiết bị bay làm lạnh chất lỏng  Thiết bị bay ống vỏ kiểu ngập

Hình 5.19: Bình bay ống vỏ amoniắc kiểu ngập lỏng

1, 10 – nắp bình; – tách lỏng; – áp kế; - ống trao đổi nhiệt; – mặt sàng; - ống xả khơng khí; 7,8 - ống nước (muối) vào ra; – xả nước; 11 – thân;

12 - ống amoniắc lỏng vào; 13 – xả dầu; 14 – bầu dầu; 15 – điều chỉnh mức lỏng; 16 – van tiết lưu; 17 – van điện từ

trung bình lớn Nguyên lý cấu tạo trình truyền nhiệt giống bình ngưng tụ làm mát nuớc, chất lỏng làm lạnh chảy ống cịn mơi chất sơi bề mặt ngồi khơng gian ống Lỏng hạ áp đưa vào thiết bị nhận nhiệt chất lỏng, sơi hố để tạo thành hạ áp, tiếp tục qua bình tách lỏng nhằm tách hạt lỏng trước máy nén

Hình 5.20: Bình bay ống vỏ kiểu ngập lỏng

 Thiết bị bay ống vỏ, môi chất sơi ống kênh.

Hình 5.21: Bình bay ống vỏ ống chữ U môi chất sôi ống

1, – môi chất lạnh vào ra; – nắp bình; 4, - ống vào, chất tải lạnh; – ống sôi; – chắn; - xả khí; – thân bình; 10 – xả chất tải lạnh;

11 – đường zic zắc chất tải lạnh

bên ngồi ống làm cho mơi chất lạnh sơi Các chắn thẳng đứng đặt không gian ống bên vỏ để tăng tốc độ chuyển động chất tải lạnh, tốc độ trung bình khoảng 0,3 – 0,8 m/s

 Dàn lạnh panen

Để làm lạnh chất lỏng chu trình hở người ta sử dụng dàn lạnh panen

Hình 5.22: Dàn lạnh panen

1 - Bình giữ mức-tách lỏng; - Hơi máy nén; 3- Ống góp hơi; - Góp lỏng vào; - Lỏng và; - Xả tràn nước muối; - Xả nước muối;

8 - Xả cạn; - Nền cách nhiệt; 10 - Xả dầu; 11 - Van an tồn

Cấu tạo dàn gồm ống góp lớn nằm phía phía dưới, nối ống góp ống trao đổi nhiệt dạng ống trơn thẳng đứng

Môi chất chuyển động sôi ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động ngang qua ống Các dàn lạnh panen cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức - tách lỏng Mơi chất lạnh vào ống góp ống góp

Tốc độ luân chuyển nước muối bể khoảng 0,50,8 m/s, hệ số truyền nhiệt k = 460580 W/m2K Khi hiệu nhiệt độ môi chất nước muối khoảng

56 K, mật độ dòng nhiệt dàn bay panen cao khoảng 29003500 W/m2

 Dàn lạnh xương cá

Dàn lạnh xương cá sử dụng phổ biến hệ thống làm lạnh nước, nước muối sử dụng nhiều sản xuất đá

Hình 5.23: Dàn lạnh xương cá

Về cấu tạo, tương tụ dàn lạnh panen ống trao đổi nhiệt uốn cong, chiều dài ống tăng lên đáng kể Các ống trao đổi nhiệt gắn vào ống góp trơng giống xương cá khổng lồ Đó ống thép áp lực dạng trơn, khơng cánh Dàn lạnh xương cá có cấu tạo gồm nhiều cụm (mơđun), cụm có ống góp ống góp hệ thống 24 dãy ống trao đổi nhiệt nối ống góp

Mật độ dòng nhiệt dàn bay xương cá tương đương dàn lạnh kiểu panen tức khoảng 29003500 W/m2

 Dàn lạnh bản

Hình 5.24: Dàn lạnh

Cấu tạo dàn lạnh kiểu hoàn toàn giống dàn ngưng bản, gồm trao đổi nhiệt dạng phẳng có dập sóng ghép với đệm kín Hai đầu khung dày, chắn giữ nhờ giằng bulông Đường chuyển động môi chất chất tải lạnh ngược chiều xen kẻ Tổng diện tích trao đổi nhiệt lớn Q trình trao đổi nhiệt hai mơi chất thực qua vách tương đối mỏng nên hiệu trao đổi nhiệt cao Các lớp chất tải lạnh mỏng nên trình trao đổi nhiệt diễn nhanh chóng

Đặc điểm dàn lạnh kiểu thời gian làm lạnh nhanh, khối lượng môi chất lạnh cần thiết nhỏ

Nhược điểm chế tạo phức tạp nên có hãng tiếng có khả chế tạo Do hư hỏng, khơng có vật tư thay thế, sửa chữa khó khăn

3.2.2 Thiết bị bay làm lạnh khơng khí

 Thiết bị bay làm lạnh khơng khí kiểu khơ

Là thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt, khơng khí (lưu động ngồi chùm ống) thải nhiệt cho mơi chất sơi ống cho chất tải lạnh chảy ống Nếu khơng khí làm lạnh truyền nhiệt cho môi chất sôi ống ta gọi thiết bị làm lạnh trực tiếp, cịn khơng khí làm lạnh truyền nhiệt cho nước hay chất tải lạnh lỏng ống gọi thiết bị làm lạnh gián tiếp

Hình 5.25: Dàn lạnh khơng khí

 Thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu ướt

1 – máng chắn nước; – buồng phun; – quạt gió; – động cơ; - cửa gió lạnh; – van phao; – đáy nước; - ống xả đáy;

9 - ống dẫn nước lạnh; 10 - ống xả tràn; 11 – vòi phun nước

Được sử dụng rộng rãi điều hồ khơng khí, khơng khí làm lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước nước muối lạnh phun từ vòi phun nhờ quạt

 Thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu hỗn hợp

Khơng khí phịng qua cửa gió tiếp xúc với dàn lạnh truyền nhiệt cho môi chất sôi ống hạ nhiệt độ xuống lại làm lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh phun từ ống phun nước Tấm chắn giữ khơng cho nước bay theo vào phịng

4 Thiết bị tiết lưu 4.1 Vai trò vị trí

- Làm giảm áp suất nhiệt mà không sinh ngoại công môi chất chuyển động qua chỗ có trở lực cục đột ngột

- Lắp trước TBBH sau TBNT

4.2 Các kiểu thiết bị tiết lưu thường gặp 4.2.1 Ống mao

Ống mao (cáp tiết lưu) sử dụng hệ thống lạnh nhỏ như: tủ lạnh dân

Hình 5.27: Thiết bị làm lạnh khơng khí kiểu hỗn hợp

1 – khơng khí lạnh – quạt gió

3 – chắn nước - dàn phun nước – dàn bay

Hình 5.28: Cáp tiết lưu (ống mao)

4.2.2 Van tiết lưu  Van tiết lưu tay

Van tiết lưu tay van tiết lưu điều chỉnh tay Van có kết cấu tương tự van chặn Khác biệt van tiết lưu ren ti van mịn so với van chặn nhằm điều chỉnh lưu lượng cách xác

Hình 5.29: Van tiết lưu tay

 Van tiết lưu nhiệt

Van tiết lưu nhiệt van tiết lưu điều chỉnh tự động nhờ độ nhiệt hút máy nén

Hình 5.30: Van tiết lưu nhiệt cân

1 – thân van; – màng đàn hồi; – mũ van; – đế van; – kim van; – lò xo nén; – vít điều chỉnh độ nhiệt; – nắp; - ống nối;

10 – đầu cảm nhiệt; 11- dàn bay

Hình 5.31: Van tiết lưu nhiệt cân

13 – ống nối với đường hút máy nén; 14 – chặn

Van tiết lưu nhiệt gồm khoang áp suất nhiệt p1 có màng đàn hồi, đầu cảm

nhiệt 10, ống nối Phía khoang nạp mơi chất dễ bay (thường mơi chất sôi sử dụng hệ thống lạnh) Nhiệt độ nhiệt (cao nhiệt độ sôi to) đầu cảm 10 biến thành tín hiệu áp suất để làm thay đổi vị trí

của màng đàn hồi Màng đàn hồi gắn với kim van nhờ truyền 12 nên màng co dãn, kim van trực tiếp điều chỉnh cửa thóat phun mơi chất lỏng vào dàn

Van tiết lưu nhiệt hoạt động sau: Nếu tải nhiệt dàn tăng hay môi chất vào dàn ít, độ nhiệt hút tăng, áp suất p1 tăng, màng dãn ra, đẩy kim van

5 xuống dưới, cửa thóat mơi chất mở rộng cho môi chất lỏng vào nhiều Khi môi chất lạnh vào nhiều, độ nhiệt hút giảm, p1 giảm, màng bị kéo

lên khép bớt cửa mơi chất vào độ q nhiệt lại tăng, chu kỳ điều chỉnh lặp lại, dao động quanh vị trị đặt Độ nhiệt điều chỉnh nhờ vít

phải sử dụng loại van tiết lưu nhiệt cân

Van tiết lưu nhiệt cân có thêm ống nối 13 lấy tín hiệu áp suất hút gần đầu máy nén (bố trí gần đầu máy nén tốt) Áp suất phía màng đàn hồi khơng cịn áp suất po mà áp suất hút ph Do tổn thất áp suất

dàn bay thay đổi theo tải nên áp suất hút ph tín hiệu cấp lỏng bổ sung để

hoàn thiện chế độ cấp lỏng cho dàn bay

Hình 5.32: Van tiết lưu nhiệt

 Van tiết lưu nhiệt điện

Hình 5.33: Van tiết lưu nhiệt điện  Van tiết lưu điện tử

Hình 5.35: Van phao tiết lưu

5 Một số thiết bị phụ hệ thống lạnh 5.1 Phin sấy, lọc

Trong trình chế tạo, lắp ráp, sửa chữa vận hành thiết bị lạnh, dù cẩn thận có cặn bẩn đất, gỉ sắt…lọt vào hệ thống

Ẩm nước tạp chất gây nhiều vấn đề hệ thống lạnh Hơi ẩm đông đá làm tắc van tiết lưu, gây ăn mòn chi tiết kim loại, làm ẩm cuộn dây mơ tơ máy nén nửa kín, làm cháy mơ tơ dầu Các tạp chất làm bẩn dầu máy nén làm cho thao tác van khó khăn

Có nhiều dạng thiết bị sử dụng để khử nước tạp chất Dạng thường gặp phin lọc ẩm kết hợp lọc khí (filter – drier) Nó chứa lỏi xốp đúc Lỏi có chứa chất hấp thụ nước cao, chứa tác nhân axit trung hoà để loại bỏ tạp chất Để bảo vệ van tiết lưu van cấp dịch, lọc lắp đặt đường cấp dịch trước thiết bị

5.2 Bình tách dầu, chứa dầu

Các máy lạnh làm việc cần phải tiến hành bôi trơn chi tiết chuyển động nhằm giảm ma sát, tăng tuổi thọ thiết bị Trong trình máy nén làm việc dầu thường bị theo môi chất lạnh Việc dầu bị theo mơi chất lạnh gây ra:

- Máy nén thiếu dầu, chế độ bôi trơn không tốt nên chóng hư hỏng

- Dầu sau theo môi chất lạnh đọng bám thiết bị trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay làm giảm hiệu trao đổi nhiệt, ảnh hưởng chung đến chế độ làm việc toàn hệ thống

Để tách lượng dầu bị theo dịng mơi chất máy nén làm việc, đầu đường đẩy máy nén người ta bố trí bình tách dầu Lượng dầu tách hồi lại máy nén đưa bình thu hồi dầu

Hình 5.37: Bình tách dầu

Trong hệ thống lạnh NH

3, dầu thu gom bình thu hồi dầu

5.3 Bình tách lỏng

Để ngăn ngừa tượng ngập lỏng gây hư hỏng máy nén, đường hút máy nén, người ta bố trí bình tách lỏng Bình tách lỏng tách giọt ẩm lại dòng trước máy nén

Các bình tách lỏng làm việc theo nguyên tắc tương tự bình tách dầu, bao gồm:

- Dùng chắn để ngăn giọt lỏng Khi dịng mơi chất chuyển động va vào vách chắn giọt lỏng bị động rơi xuống

- Kết hợp tách lỏng hồi nhiệt, môi chất trao đổi nhiệt bốc hồn tồn

Hình 5.38: Bình tách lỏng

5.4 Van chặn

Van chặn có nhiều loại tuỳ thuộc vị trí lắp đặt, chức năng, cơng dụng, kích cỡ, mơi chất, phương pháp làm kín, vật liệu chế tạo …

Theo chức van chặn chia làm: Van chặn hút, chặn đẩy, van lắp bình chứa, van góc, van lắp máy nén

Theo vật liệu : Có van đồng, thép hợp kim gang

Hình 5.39: Các loại van chặn

5.5 Van điện từ

Hình 5.40: Van điện từ

5.6 Van chiều

đầu đẩy van chiều Van chiều cho chất lỏng theo chiều định

Hình 5.41: Van chiều

5.7 Kính xem ga

Trên đường ống cấp dịch hệ thống nhỏ trung bình, thường có lắp đặt kính xem ga, mục đích báo hiệu lưu lượng lỏng chất lượng cách định tính

Hình 5.42: Kính xem ga

5.8 Bình chứa cao áp

Bình chứa cao áp thường sử dụng máy lạnh cơng nghiệp cịn máy lạnh dân dụng máy lạnh trung tâm không sử dụng

Tại máy lạnh công nghiệp lại cần có bình chứa cao áp Máy lạnh cơng nghiệp có cấu tạo đơn giản bao gồm phận thiết bị sau: dàn nóng, dàn lạnh, máy nén, van tiết lưu cố định, bình tách lỏng, bình chứa cao áp, cảm biến áp suất thấp cảm biến áp suất cao Chính cấu tạo đơn giản nên trình hoạt động đảm bảo gas lỏng trước qua van tiết lưu phải thể lỏng 100% Van tiết lưu công nghiệp điều chỉnh công nghiệp thường máy lạnh hoạt động 24/24h khống chế việc bật/tắt cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ nhận tín hiệu, sau chuyển tín hiệu thành dịng điện tác động vào relay để relay tác động vào khởi động từ => kích quạt dàn nóng, quạt dàn lạnh máy nén hoạt động

tiết lưu khơng có tác dụng tiết lưu gas thể thể lỏng có lẫn Chức năng: bình chứa cao áp có chức đảm bảo lỏng 100% trước vào van tiết lưu Ngoài chức bình chứa cao áp cịn nơi chứa gas lỏng để giảm chi phí thực q trình di dời dàn nóng, dàn lạnh, thay van tiết lưu Việc thu hồi gas lạnh cần thiết để tiết kiệm chi phí bảo vệ mơi trường nên việc có bình chứa cao áp điều tất yếu

Mặc dù bình chứa cao áp đảm bảo lỏng 100% đến van tiết lưu có số trường hợp phải thận trọng Trường hợp dàn nóng q dơ, mơi chất lạnh khơng thể trao đổi nhiệt với khơng khí nhờ chức giải nhiệt dàn nóng cho dù có bình chứa cao áp lúc khơng ngưng tụ làm cho tồn thể tích bình chứa cao áp => Van tiết lưu không tiết lưu mà cho qua trực tiếp dẫn đến toàn hệ thống bị ảnh hưởng nghiêm trọng, làm giảm cơng suất lạnh nhiều chí làm cháy máy nén

Trong máy lạnh dân dụng máy lạnh trung tâm bình chứa cao áp khơng sử dụng van tiết lưu (ống mao) sử dụng điều chỉnh được, van tiết lưu sử dụng thường van tiết lưu điện từ nên việc điều chỉnh công suất đơn giản Khi dàn nóng giải nhiệt khơng tốt hệ thống điều khiển (dựa vào tín hiệu nhiệt độ) xử lý tác động vào van tiết lưu làm cho van tiết lưu điều chỉnh theo công suất giải nhiệt dàn nóng lúc đảm bảo gas lỏng 100% qua van tiết lưu

nóng trước van tiết lưu Bình chứa có hình dạng trịn dài dựng đứng để chứa thể lỏng bên thể bên

5.9 Bình chứa hạ áp

Bình chứa thấp áp thiết bị đặt sau van tiết lưu trước thiết bị bay để đảm bảo cung cấp môi chất lỏng đầy đủ ổn định cho trình hoạt động hệ thống Cụm bơm dịch cung cấp thể tích mơi chất lỏng tối ưu hiệu trao đổi nhiệt

Hình 5.44: Bình chứa hạ áp kèm bơm dịch

5.10 Bình trung gian

Trong máy lạnh nhiều cấp bình trung gian có chức làm mát mơi chất cấp nén làm mát môi chất trước qua van tiết lưu

Hình 5.45: Bình trung gian

5.11 Thiết bị hồi nhiệt

Hình 5.46: Thiết bị hồi nhiệt

5.12 Một số thiết bị khác: Học sinh tìm hiểu thêm 5.13 Đường ống hệ thống lạnh

Hình 3.53: Đường ống phụ kiện

Yêu cầu đủ độ bền, tiết diện ống đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Các đường ống sử dụng kỹ thuật lạnh thường ống thép, ống đồng ống nhôm Thường ống chịu đến áp lực 3MPa

Câu hỏi tập:

5.1 Trình bày chức vị trí lắp đặt, cấu tạo nguyên lý làm việc máy nén hệ thống lạnh?

5.2 Trình bày chức vị trí lắp đặt, cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị ngưng tụ hệ thống lạnh?

5.3 Trình bày chức vị trí lắp đặt, cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị bay hệ thống lạnh?

BÀI 6: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ

Giới thiệu:

Bài Cơ sở kỹ thuật điều hịa khơng khí trình bày khái qt chung, hình thức điều hịa khơng khí, cấu tạo, chức phận cấu tạo chức phận điều hòa khơng khí

Mục tiêu:

- Nắm khái quát chung sở kỹ thuật điều hòa khơng khí

- Nắm hình thức điều hịa khơng khí đặc tính khơng khí ẩm - Trình bày cấu tạo chức phận hệ thống vận chuyển phân phối khơng khí

- Trình bày nguyên lý hệ thống vận chuyển phân phối khơng khí - Xây dựng tác phong cơng nghiệp, làm việc theo nguyên tắc 5S, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ nhau, có ý thức tự giác, kỷ luật cao, có tinh thần trách nhiệm học tập

Nội dung:

1 Khơng khí ẩm

1.1 Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm

 Khái niệm:

- Là hỗn hợp khơng khí khơ nước

- Là khơng khí sử dụng kỹ thuật sinh hoạt đời sống người - Khơng khí khơ hỗn hợp chất khí 78% N

2, 21% O2, cịn lại CO2

các khí trơ

Vì phần áp suất nước khơng khí ẩm nhỏ, nên nước khơng khí ẩm xem khí lý tưởng khơng khí ẩm xem hỗn hợp khí lý tưởng với tính chất sau:

Khối lượng: G = Gk + Gh

Thể tích: V = Vk= Vh

Trong đó: k h nhỏ cho khơng khí khơ khơng khí ẩm

 Phân loại khơng khí ẩm:

- Khơng khí ẩm bão hịa: khơng khí ẩm nước trạng thái bão hịa khơ lượng nước khơng khí ẩm lớn (G

h.max) Lúc

ta thêm nước vào đọng lại thành hạt nhỏ, tiếp tục cho thêm nước vào ta khơng khí ẩm q bão hịa

- Khơng khí ẩm q bão hịa: khơng khí ẩm chứa lượng nước lớn G

h.max Hơi nước bão hịa ẩm, tức ngồi nước bão hịa khơ cịn

có lượng nước ngưng định (G

n) Khơng khí ẩm có sương mù khơng

khí ẩm q bão hịa có chứa giọt nước ngưng tụ

- Khơng khí ẩm chưa bão hịa: khơng khí ẩm chứa lượng nước nhỏ G

h.max, tức cịn nhận thêm nước để trở thành bão hịa (hay nói cách

khác: trường hợp ta thêm nước vào nước chưa bị ngưng tụ) Hơi nước không khí ẩm chưa bão hịa q nhiệt

Các thơng số trạng thái khơng khí ẩm

- Độ ẩm tuyệt đối (ρ

h): khối lượng nước có 1m

khơng khí ẩm ρ

h = V

Gh

(kg/m3)

Trong đó: V – thể tích khơng khí ẩm, m3

Gh – Khối lượng nước có khơng khí ẩm, kg

Trong thực tế để biết khả chứa nước nhiều hay khơng khí ẩm ta cần dùng đến độ ẩm tương đối

- Độ ẩm tương đối (φ): tỷ số độ ẩm tuyệt đối khơng khí ẩm chưa bão hịa (ρ

h) độ ẩm tuyệt đối khơng khí ẩm bão hịa (ρhmax) nhiệt độ max h h     (%)

trong sống người Con người cảm thấy thoải mái khơng khí có độ ẩm tương đối ϕ = 40 ÷ 70 % Trong bảo quản rau thực phẩm có độ ẩm tương đối khoảng ϕ = 90 % (0 ÷ 5oC)

- Độ chứa (d): lượng nước chứa khơng khí ẩm ứng với 1kg khơng

khí khơ d =

k h G G

, kg nước/kg khơng khí khơ

- Enthanpy khơng khí ẩm:

Enthanpy khơng khí ẩm tổng enthanpy khơng khí khơ nước chứa Enthanpy khơng khí ẩm có chứa 1kg khơng khí khơ, có nghĩa (1+d)kg khơng khí ẩm

- Nhiệt độ bão hịa đoạn nhiệt τ:

Khi khơng khí tiếp xúc với nước, bay nước vào khơng khí nhiệt lượng khơng khí truyền cho, nhiệt độ khơng khí bão hòa gọi nhiệt độ bão hòa đoạn nhiệt τ

- Nhiệt độ nhiệt kế ướt:

Khi cho nước bay đoạn nhiệt vào khơng khí chưa bão hịa (I=const) Nhiệt độ khơng khí giảm dần độ ẩm tương đối tăng lên Tới trạng thái  = 100% trình bay chấm dứt Nhiệt độ ứng với trạng thái bão hoà cuối gọi nhiệt độ nhiệt kế ướt ký hiệu tư Người ta gọi nhiệt độ

nhiệt kế ướt xác định nhiệt kế có bầu thấm ướt nước - Nhiệt độ đọng sương

Nhiệt độ đọng sương tđs điểm sương nhiệt độ khơng khí chưa

bão hịa trở thành khơng khí ẩm bão hịa điều kiện phân áp suất nước không đổi ph = const

1.2 Một số trình khơng khí ẩm điều hịa khồng khí

 Quá trình gia nhiệt

Hình 6.1: Đồ thị biểu diễn trình gia nhiệt

 Quá trình làm lạnh

Khi làm lạnh khơng khí ẩm, nhiệt độ giảm xuống độ ẩm tăng lên, trình xảy hai trường hợp:

Hình 6.2: Đồ thị biểu diễn trình làm lạnh

- Nếu nhiệt độ làm lạnh nhỏ nhiệt độ điểm sương (t > tđs), độ chứa d =

const nên nhiệt độ giảm  tăng lên (quá trình1-2 đồ thị hình 6.2) - Nếu nhiệt độ nhỏ nhiệt độ đọng sương (t < tđs) trình trải

 Quá trình bốc tăng ẩm:

Có thể thực tăng ẩm cách phun khác nhau:

- Phun nước lạnh : q trình phun có I = const Khơng khí ẩm có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp vào thiết bị tăng ẩm, nhờ nước lạnh phun vào nên nhiệt độ khơng khí ẩm giảm xuống, đồng thời lượng ẩm tăng lên (theo trình 1-2)

Hình 6.3: Đồ thị biểu diễn trình bốc tăng ẩm nhờ phun nước lạnh - Phun bão hịa:

Hình 6.4:Đồ thị biểu diễn trình bốc tăng ẩm nhờ phun bão hịa

Khơng khí ẩm có nhiệt độ độ ẩm thấp vào thiết bị tăng ẩm, nhờ bão hịa phun vào nên nhiệt độ khơng khí ẩm tăng lên, đồng thời lượng ẩm tăng lên (theo trình 1-2 đồ thị hình 6.4)

 Hỗn hợp dịng khơng khí:

Hình 6.5:Sự hịa trộn khí hồi khí tươi điều hịa khơng khí

Có hai trường hợp hịa trộn khơng khí thường gặp thực tế : - Hỗn hợp đoạn nhiệt dịng khơng khí

Hình 6.6: Sự hỗn hợp đoạn nhiệt dịng khơng khí.

Khơng khí điểm (khí hồi lưu) hịa trộn với dịng khơng khí điểm (khí tươi) ta dịng khí điểm Điểm nằm đoạn nối điểm Khơng khí điểm khơng trao đổi nhiệt với nguồn nhiệt bên ngồi Q trình điều tiết khơng khí

Ở ta nghiên cứu q trình điều tiết khơng khí điều hịa khơng khí : Khơng khí bên ngồi trời có trạng thái N(tN,ϕN) qua cửa lấy gió có van điều

2 Hệ thống thơng gió điều hịa khơng khí

2.1 Một số khái niêm thơng gió điều hịa khơng khí 2.1.1 Khái niệm thơng gió

Trong trình sinh hoạt sản xuất số không gian yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ chất độc hại cao không tốt người Để giảm yếu tốc có hại đố người ta tiến hành thay khơng khí phịng khơng khí từ bên ngồi Q trình gọi thơng gió

Thơng gió q trình trao đổi khơng khí nhà trời để thải nhiệt thừa, ẩm thừa, chất độc hại bên ngồi nhằm giữ cho thơng số khí hậu phịng khơng vượt q giới hạn cho phép

Như thơng gió khơng khí trước thổi vào phịng khơng xử lý nhiệt ẩm

2.1.2 Khái niệm điều hịa khơng khí

Điều hịa khơng khí cịn gọi điều tiết khơng khí q trình tạo giữ ổn định thơng số trạng thái khơng khí theo chương trình định sẵn khơng phụ thuộc vào điều kiện bên ngồi

Trong hệ thống điều hịa khơng khí, khơng khí xử lý nhiệt ẩm trước thổi vào phòng Đây điểm khác thơng gió điều tiết khơng khí, đạt hiệu cao thơng gió

2.1.3 Khái niệm nhiệt thừa tải lạnh cần thiết cơng trình

 Khái niệm nhiệt thừa

Nhiệt thừa tổng nguồn nhiệt phát sinh khơng gian cần điều hịa mà hệ thống điều hịa khơng khí cần thiết giải phóng bên ngồi để đảm bảo thơng số khơng khí khơng gian cần điều hịa ln ổn định vùng giới hạn yêu cầu

Về yếu tố phát sinh lượng nhiệt thừa không gian cần điều hịa, nguồn gốc xuất phát ta phân thành nhóm sau:

+ Nhiệt thừa phát từ động điện loại dụng cụ điện khác + Nhiệt thừa phát từ dụng cụ nhà bếp

+ Nhiệt thừa phát từ ống thùng chứa mơi chất nóng

- Nhiệt thừa xâm nhập nguồn nhiệt bên ngồi vào bên khơng gian cần điều hòa

+ Nhiệt thừa tác động tia xạ mặt trời

+ Nhiệt thừa chênh lệch nhiệt độ không khí bên ngồi bên khơng gian cần điều hòa

+ Nhiệt thừa tác động rị rỉ

+ Nhiệt thừa khơng khí qua quạt ống dẫn

Ngoài ra, nhiệt thừa cịn chia làm loại nhiệt thừa nhiệt ẩn thừa

 Khái niệm tải lạnh

Kỹ thuật điều hịa khơng khí kỹ thuật khống chế thơng số khơng khí khơng gian cần điều hịa nằm vùng giới hạn cho phép Tùy theo đặc điểm cụ thể môi trường xung quanh yêu cầu hệ thống điều hịa khơng khí khảo sát mà có hay khơng phận gia nhiệt, hâm nóng khơng khí Tuy nhiên tất hệ thống điều hịa khơng khí nói chung có cụm thiết bị máy lạnh

Ta gọi phụ tải lạnh hệ thống điều hịa khơng khí phụ tải lạnh hệ thống máy lạnh, cho có khả khử lượng nhiệt thừa phát sinh không gian cần điều hịa, nhằm trì khơng khí khơng gian ổn định mức nhiệt độ độ ẩm yêu cầu

2.2 Các hình thức phân loại điều hịa khơng khí 2.2.1 Các hình thức điều hịa khơng khí

Có hai hình thức điều hịa khơng khí bản:

- Điều hịa khơng khí nhân tạo: hệ thống sử dụng máy điều hòa hệ thống lấy ống gió để tạo giữ ổn định thơng số trạng thái khơng khí theo chương trình định sẵn khơng phụ thuộc vào điều kiện bên ngồi

2.2.2 Phân loại hệ thống điều hịa khơng khí

 Theo mức độ quan trọng:

- Hệ thống điều hịa khơng khí cấp I: Duy trì chế độ nhiệt ẩm nhà với phạm vi nhiệt độ trời

- Hệ thống điều hịa khơng khí cấp II: Duy trì chế độ nhiệt ẩm nhà với sai số không qúa 200 năm

- Hệ thống điều hịa khơng khí cấp III: Duy trì chế độ nhiệt ẩm nhà với sai số không qúa 400 năm

1.2 Theo phương pháp xử lý nhiệt ẩm Được chia làm loại:

► Hệ thống điều hồ kiểu khơ

Khơng khí xử lý nhiệt ẩm nhờ thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt Đặc điểm việc xử lý khơng khí qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt khơng có khả làm tăng dung ẩm khơng khí Q trình xử lý khơng khí qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt tuỳ thuộc vào nhiệt độ bề mặt mà dung ẩm không đổi giảm Khi nhiệt độ bề mặt thiết bị nhỏ nhiệt độ đọng sương ts khơng khí qua ẩm ngưng tụ lại bề mặt thiết bị, kết dung ẩm giảm Trên thực tế, trình xử lý luôn làm giảm dung ẩm không khí

►Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt

Khơng khí xử lý qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp Trong thiết bị khơng khí hỗn hợp với nước phun qua xử lý để trao đổi nhiệt ẩm Kết q trình trao đổi nhiệt ẩm làm tăng, giảm trì khơng đổi dung ẩm khơng khí

Là hệ thống nhỏ điều hịa khơng khí khơng gian hẹp, thường phịng Kiểu điều hồ cục thực tế chủ yếu sử dụng máy điều hoà dạng cửa sổ , máy điều hoà kiểu rời (2 mảnh) máy điều hoà ghép ► Hệ thống điều hoà phân tán

Máy điều hoà VRV hãng Daikin Nhật phát minh Hiện hầu hết hãng sản xuất máy điều hoà VRV đặt tên gọi khác , mặt chất khơng có khác

+ Tên gọi VRV xuất phát từ chữ đầu tiếng Anh : Variable Refrigerant Volume, nghĩa hệ thống điều hồ có khả điều chỉnh lưu lượng mơi chất tuần hồn qua thay đổi cơng suất theo phụ tải bên ngồi

+ Máy điều hoà VRV đời nhằm khắc phục nhược điểm máy điều hoà dạng rời độ dài đường ống dẫn ga, chênh lệch độ cao dàn nóng, dàn lạnh cơng suất lạnh bị hạn chế Với máy điều hồ VRV cho phép kéo dài khoảng cách dàn nóng dàn lạnh lên đến 100m chênh lệch độ cao đạt 50m Công suất máy điều hồ VRV đạt giá trị cơng suất trung bình

► Hệ thống điều hồ trung tâm

Hệ thống điều hoà trung tâm hệ thống mà khâu xử lý khơng khí thực trung tâm sau dẫn theo hệ thống kênh dẫn gió đến hộ tiêu thụ Hệ thống điều hoà trung tâm thực tế máy điều hồ dạng tủ, khơng khí xử lý nhiệt ẩm tủ máy điều hoà dẫn theo hệ thống kênh dẫn đến

các phòng

1.4 Theo đặc điểm môi chất giải nhiệt

Được chia làm loại:

►Giải nhiệt gió (air cooled)

Tất máy điều hồ cơng suất nhỏ giải nhiệt khơng khí, máy điều hồ cơng suất trung bình giải nhiệt gió nước, hầu hết máy công suất lớn giải nhiệt nước

► Giải nhiệt nước (water cooled)

Để nâng cao hiệu giải nhiệt máy công suất lớn sử dụng nước để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ Đối với hệ thống đòi hỏi trang bị kèm hệ thống bơm, tháp giải nhiệt đường ống dẫn nước

cao Hệ thống có nhiều cấp giảm tải, cho phép điều chỉnh công suất theo phụ tải bên ngồi tiết kiệm điện non tải : Một máy thường có từ đến cấp giảm tải Đối với hệ thống lớn người ta sử dụng nhiều cụm máy nên tổng số cấp giảm tải lớn nhiều Thích hợp với cơng trình lớn lớn

Nhược điểm: Phải có phịng máy riêng Phải có người chun trách phục vụ Vận hành, sửa chữa bảo dưỡng tương đối phức tạp Tiêu thụ điện cho đơn vị công suất lạnh cao, đặc biệt tải non

2.2.3 Phân loại hệ thống thơng gió - Theo phạm vi

+ Thơng gió tổng thể: Thơng gió tồn thể tích phịng cơng trình + Thơng gió cục bộ: Chỉ thơng gió số nơi có nguồn phát sinh nhiệt thừa, ẩm thừa chất độc hại nhiều Ví dụ: Nhà bếp, toilet

- Theo phương thức:

+ Thơng gió cưỡng bức: Thực nhờ quạt

+ Thơng gió tự nhiên: Thực nhờ chuyển động tự nhiên gió tác động nhiệt độ, độ ẩm, áp suất

2.3 Các khâu hệ thống điều hòa khồng khí

Nói chung hệ thống điều hịa khơng khí có khâu chủ yếu:

 Khâu xử lý khơng khí

Khâu xử lý khơng khí có nhiệm vụ tạo khơng khí có trạng thái nhiệt ẩm định theo u cầu, đồng thời đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh

Như khâu xử lý khơng khí bao gồm thiết bị chính: - Làm lạnh sấy nóng khơng khí

- Thiết bị làm ẩm làm khơ - Thiết bị lọc bụi

 Khâu vận chuyển phân phối khơng khí

Khâu có nhiệm vụ vận chuyển khơng khí xử lý đến phòng (hộ tiêu thụ), đảm bảo phân bố khơng khí phịng u cầu vệ sinh

- Các miệng hút, miệng thổi, cửa cấp gió thải gió - Các hộp tiêu âm lọc bụi đường ống

- Các thiết bị phân chia dịng khơng khí - Hệ thống quạt cấp gió quạt hồi gió - Hệ thống kênh dẫn gió

 Khâu lượng

Khâu có nhiệm vụ cung cấp lượng cho hệ thống hoạt động Nó bao gồm thiết bị chủ yếu sau: Bơm, quạt, máy nén, nguồn nóng để sưởi Nói chung khâu lượng phân bố rải rác toàn hệ thống

 Khâu đo lường, bảo vệ, điều khiển, khống chế tự động

Khâu bao gồm tất thiết bị nhằm làm cho hệ thống hoạt động an toàn, ổn định đạt thông số định

Khâu bao gồm thiết bị chủ yếu sau:

- Thiết bị đo lường: Đồng hồ nhiệt độ, đồng hồ áp suất, lưu lượng kế, tốc độ kế, ampe kế, vôn kế …

- Thiết bị bảo vệ: van an toàn, rơ le nhiệt, aptomat … - Thiết bị điều khiển: van tiết lưu tự động, thermostat, … 2.4 Các phương pháp thiết bị xử lý không khí

Việc xử lý khơng khí bao gồm nhiệm vụ sau: - Xử lý nhiệt: Làm lạnh gia nhiệt

- Xử lý ẩm: Làm ẩm làm khô

- Xử lý chất độc hại: Bụi, chất độc: Lọc bụi làm giảm nồng độ chất độc

- Giảm âm truyền theo khơng khí vào phịng

Trong nhiệm vụ nhiệm vụ đầu đóng vai trị quan trọng 2.4.1 Làm lạnh khơng khí

- Bằng dàn ống có cánh

Khơng khí chuyển động bên ngồi dàn trao đổi nhiệt Bên nước (chất tải lạnh) mơi chất lạnh bay

Khơng khí chuyển động qua dàn mặt làm lạnh mặt khác phần nước ngưng tụ bề mặt TĐN chảy xuống máng hứng

- Bằng nước phun xử lý

Người ta làm lạnh khơng khí thơng qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp, người ta cho phun nước lạnh xử lý tiếp xúc trực tiếp với khơng khí để làm lạnh Thiết bị gọi thiết bị buồng phun

Khơng khí qua buồng phun nhiệt độ giảm cịn dung ẩm tăng, khơng đổi giảm tùy thuộc vào nhiệt độ nước phun Khi nhiệt độ nước phun nhỏ nước khơng khí ngưng tụ bề mặt giọt nước làm giảm dung ẩm

- Bằng máy nén – giãn khí

Để làm lạnh khơng khí máy bay người ta sử dụng phương pháp nén giãn nở khơng khí để đạt khơng khí có nhiệt độ thấp

Trong thiết bị người ta tiến hành nén làm mát trung gian lần trước đưa vào máy giãn nở để hạ nhiệt độ

- Bằng nước phun tự nhiên

Người ta thực giảm nhiệt độ khơng khí cách cho bay nước vào khơng khí

Khi cho bay nước tự nhiên vào khơng khí với nhiệt độ đủ nhỏ ban đầu trạng thái thay đổi theo trình A4 A5

Như nhiệt độ khơng khí giảm giảm đáng kể độ ẩm nhỏ

2.4.2 Sưởi ấm

- Bằng dàn ống có cánh

Trong kỹ thuật điều hịa khơng khí người ta thực thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt Ví dụ lị sưởi nhà nước châu Âu dàn trao đổi nhiệt sử dụng nước nóng lị khách sạn

khí chuyển động đối lưu tự nhiên hay cưỡng bên dàn ống

Trong máy lạnh chiều mùa Đơng chạy chế độ sưởi dàn lạnh trở thành dàn nóng sấy nóng khơng khí phịng Đối với thiết bị môi chất lạnh chuyển động bên dàn ống khơng khí chuyển động ngang qua chùm ống

- Bằng điện trở

Người ta thực việc sấy khơng khí điện trở thay cho thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt Thường dây điện trở bố trí dàn lạnh máy điều hịa Về mùa Đơng máy dừng chạy lạnh, có quạt dây điện trở làm việc Khơng khí sau chuyển động qua dây điện trở sưởi ấm theo trình tăng nhiệt đẳng dung ẩm

Việc sử dụng dây điện trở có ưu điểm gọn nhẹ nhiên xét góc độ an tồn kinh tế hiệu thấp

2.4.3 Khử ẩm

- Bằng dàn lạnh

Ta thực việc giảm ẩm cho khơng khí cách cho khơng khí chuyển động qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt

Khi nhiệt độ bề mặt thấp nhiệt độ điểm sương khơng khí lượng ẩm ngưng tụ lại bề mặt TĐN dung ẩm giảm

Thường nhu cầu giảm ẩm có nhu cầu thực tế, q trình thường diễn kèm theo trình làm lạnh

- Bằng thiết bị buồng phun

Trong công nghiệp ta thực việc giảm ẩm thiết bị buồng phun Khi phun nước lạnh có nhiệt độ nhỏ nhiệt độ điểm sương khơng khí phần ẩm khơng khí ngưng tụ lại bề mặt giọt nước Do dung ẩm nước giảm

- Bằng máy hút ẩm

ngưng tụ dàn lạnh Sau khơng khí đưa qua dàn nóng sấy nóng đến nhiệt độ định Như qua thiết bị hút ẩm nhiệt độ không khí khơng đổi độ ẩm dung ẩm giảm

- Bằng hóa chất

Trong số trường hợp định người ta sử dụng hóa chất như: Silicagen, vơi sống, Zeolit để giảm ẩm cho khơng khí Nhưng phương pháp hạn chế chất nhanh chóng bão hòa thường tỏa nhiệt ảnh hưởng định đến khơng gian điều hịa

2.4.4 Tăng ẩm

- Bằng thiết bị buồng phun

Trong cơng nghiệp nhiều trường hợp địi hỏi phải tăng ẩm cho khơng khí để đáng ứng u cầu cơng nghệ q trình sản xuất Để tăng ẩm cơng nghiệp thường người ta sử dụng buồng phun lưu lượng địi hỏi lớn

Khi phun khơng nước vào khơng khí, nhiệt độ khơng khí đủ lớn lượng ẩm bay vào khơng khí khơng khí thay đổi trạng thái theo trình A4 A5 Đặc điểm trình là:

- Lượng ẩm bay vào khơng khí so với lượng nước phun - Sự thay đổi trạng thái khơng khí phụ thuộc vào nhiệt độ nước phun

- Bằng thiết bị phun ẩm bổ sung

Khi u cầu lưu lượng khơng khí xử lý không lớn: Trong sinh hoạt sở công suất bé người ta sử dụng thiết bị sau:

+ Hộp hơi: Hộp dùng điện trở để đun nước cho bay khuyếch tán vào khơng khí

+ Dùng vịi phun đĩa quay: Nguyên tắc chung làm tơi nước thành hạt mịn khuyếch tán vào khơng khí

Phun ẩm thiết bị khí nén: Dùng khí nén hút nước xé tơi thành hạt nhỏ cho khuyếch tán vào khơng khí

2.4.5 Lọc bụi tiêu âm

 Lọc bụi.

định cho khơng khí bên khơng gian cần điều hòa phải ý đến độ khơng khí, đặc trưng nồng độ chất độc hại

Các chất độc hại có khơng khí thường gặp chia làm loại sau:

- Bụi hạt vật chất có kích thước nhỏ xâm nhập vào đường hơ hấp - Khí CO2 nước khơng có độc tính nồng độ lớn làm giảm

lượng O2 khơng khí Chúng phát sinh hô hấp động thực vật hay

đốt cháy chất hữu phản ứng hóa học khác

- Các hóa chất độc dạng khí, (hoặc số dạng bụi) phát sinh q trình sản xuất phản ứng hóa học Mức độ độc hại phụ thuộc vào cấu tạo hóa học nồng độ chất: có loại gây cảm giác khó chịu, có loại gây bệnh nghề nghiệp, có loại gây chết người nồng độ đủ lớn

Để lọc bụi hệ thống điều hịa khơng khí người ta sử dụng số thiết bị lọc bụi như:

 Bộ lọc thấm dầu

 Bộ lọc vải

 Bộ lọc bụi kiểu lưới kim loại

 Bộ lọc bụi kiểu tĩnh điện

 Bộ lọc bụi kiểu xiclon

 Tiêu âm

Tiếng ồn yếu tố ảnh hưởng đến cảm giác dễ chịu người Tiếng ồn phịng có điều hồ khơng khí nhiều nguồn khác gây truyền vào phòng theo nhiều đường khác quạt gió, máy lạnh, bơm, khí động dịng khí hay từ truyền vào… Chủ yếu tiếng ồn truyền vào bên khơng gian cần điều hịa thơng qua đường ống gió

năng tiêu âm Hầm tiêu âm thường đặt sát cửa gió hồi, (do có kích thước lớn) Mỗi hút âm thường gồm khung kim loại có vỏ tơn hay gỗ dán đục lỗ, bên ngồi bọc lớp vải thủy tinh chống cháy (đường kính lỗ thường mm, khoảng cách lỗ 12 mm) Độ dày tiêu âm khoảng cách định mức độ giảm âm thiết bị;

- Ống tiêu âm: thường gồm hai lớp vật liệu hút âm – lớp đặt sát vách ống,

một lớp bố trí trục ống – nhồi lớp vỏ đục lỗ tương tự hút âm nói Để giảm trở lực lớp khơng khí vào khỏi thiết bị, người ta làm vát cong hai đầu hút ẩm

Có số thiết bị tiêu âm đơn giản gồm lớp hút âm bố trí sát với vách ống dẫn, khơng có lớp (thậm chí số trường hợp đơn giản nữa: gắn lớp vật liệu hút âm bên vách ống)

Khả tiêu âm thiết bị phụ thuộc vào chất hút âm, độ dài bề dày lớp vật liệu hút âm khoảng cách giũa chúng

3 Hệ thống vận chuyển phân phối khơng khí 3.1 Trao đổi khơng khí phịng

3.1.1 Mục đích:

là thay đổi khơng khí bị nhiễm nhiệt, ẩm, bụi…ở phịng gió Sự trao đổi khơng khí thực nhờ khơng khí chuyển động Khơng khí khơng gian phịng tham gia chuyển động sau:

- Chuyển động đối lưu tự nhiên: Do có chênh lệch nhiệt độ độ ẩm nên mật độ thay đổi Dịng nóng khơ bốc lên cao lạnh, ẩm chìm xuống Tuy nhiên chuyển động chủ yếu nhiệt độ, nhiệt độ chênh lệch cao chuyển động mạnh

- Chuyển động đối lưu cưỡng bức: Do quạt tạo nên đóng vai trị định việc trao đổi khơng khí

- Chuyển động khuyếch tán: Chuyển động khuếch tán chuyển động khơng khí đứng n vào dịng khơng khí chuyển động

ra xáo trộn cần thiết tồn phịng

3.1.2 Các dịng khơng khí tham gia trao đổi khơng khí phịng

Luồng khơng khí dịng khơng khí chuyển động chốn tồn khơng gian Việc nghiên cứu luồng khơng khí vào miệng thổi có ý nghĩa quan trọng chổ sở xác định tốc độ không khí điểm luồng để bố trí miệng thổi miệng hút khơng gian phòng hợp lý nhằm đảm bảo tốc độ vùng làm việc nằm giới hạn cho phép

 Các hình thức cấp gió thải gió

Tổ chức trao đổi khơng khí bố trí hệ thống miệng thổi, hút khơng khí nhà Sự thổi khơng khí từ miệng thổi vào phịng gọi cấp gió Có nhiều cách tổ chức trao đổi khơng khí khác Thường gặp cách sau

- Cấp gió phía kết hợp hút

Hệ thống miệng thổi gió bố trí cao, cịn miệng hút bố trí sàn (nối vào kênh gió hồi đặt ngầm sàn) Khơng khí từ miệng thổi có tốc độ lớn tạo thành dịng đối lưu cưỡng bức, kết hợp dòng đối lưu tự nhiên nhiệt phát sinh từ nguồn nhiệt phịng (và với dịng đối lưu luồng khơng đẳng nhiệt cấp khí lạnh), gây xáo trộn mãnh liệt khơng khí phịng Mặt khác dịng đối lưu khuếch tán góp phần đáng kể vào trao đổi khơng khí phịng Kết ẩm thừa nhiệt thừa thải miệng hút

khí cấp từ miệng thổi gió đặt áp tường tràn ngập vùng làm việc gian máy nhận nhiệt, ẩm từ nguồn thải Như dòng đối lưu cưỡng từ miệng thổi gần miệng hút chiều với dòng đối lưu tự nhiên nhiệt, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thải nhiệt thừa, đặc biệt trường hợp thơng gió thải nhiệt Trong trường hợp cấp gió nóng để sưởi ấm vào mùa đông xảy tượng tương tự Tuy cấp gió lạnh vào mùa hè dịng đối lưu tự nhiên luồng khơng đẳng nhiệt có xu hướng xuống cản trở dòng lên làm hiệu trao đổi khơng khí

Hình 6.8: Cấp gió từ kết hợp hút

Tóm lại phương thức đạt hiệu cao cấp gió nóng sưởi ấm thơng gió thải nhiệt Trong nhiều trường hợp tổ chức thơng gió, người ta chí thay việc cấp gió giới cấp gió tự nhiên từ cửa mở thay thải gió cưỡng thải gió tự nhiên qua cửa mái đạt hiệu thải nhiệt tốt

- Cấp gió từ cao kết hợp hút

Hình 6.9: Cấp gió từ cao kết hợp hút

Đôi người ta sử dụng phương thức cho thơng gió cơng nghiệp lượng khơng khí cần cấp vào nhiều tốc độ gió vùng làm việc yêu cầu lớn

- Cấp gió cao kết hợp hút cục bộ:

Trong trường hợp gian máy có phát sinh chất độc nguồn độc hại có tích tụ lớn phải tiến hành thơng gió cục Khi cần phải thơng gió vào phịng để đảm bảo áp suất phịng khơng bị âm Phương thức cấp gió phổ biến từ cao

Hình 6.10: Cấp gió cao kết hợp hút cục

Chất độc hại hút từ thiết bị hút cục đặt phía thiết bị phát sinh độc hại 1; khơng khí cấp từ ống dẫn cấp vào phòng qua miệng thổi gió 3, sau nhanh chóng hịa lẫn với khơng khí phía vùng làm việc, cuối thải ngồi qua hệ thống hút khơng khí cục Do khơng khí nhiễm hầu hết vào miệng hút cục bộ, mặt khác dòng đối lưu gần miệng hút cục mạnh nên trình trao đổi khơng khí chủ yếu diễn vùng quanh miệng hút vùng làm việc

- Cấp gió tập trung

Hình 6.11: Cấp gió tập trung

Phương thức đơn giản, rẻ tiền có nhiều nhược điểm: khơng khí cấp phân phối khơng đồng đều, lại gây tích tụ chất độc hại phần cuối gần phía miệng hút Vì phương thức khơng thích hợp gian máy có phát sinh bụi chất độc (dù loại có độc tính thấp) Ngay thơng gió thải nhiệt hiệu khơng phương thức trình bày

 Các kiểu miệng cấp miệng hồi

- Miệng cấp

Cấu tạo miệng cấp (miệng thổi) có ý nghĩa lớn việc ln chuyển khơng khí phịng, khả mở rộng, tầm với luồng…

* Phân loại:

- Theo hình dạng: Miệng thổi trịn, vng, chữ nhật, dẹt - Theo vị trí lắp đặt: Miệng thổi gắn trần, gắn tường

- Theo kiểu phân phối gió: Khuếch tán, đục lổ, cánh hướng

* Miệng thổi kiểu khuyếch tán: Là loại miệng thổi sử dụng phổ biến đơn giản bề mặt đẹp Thường gắn trần, dịng khơng khí qua miệng thổi khuyếch tán rộng theo hướng nên tốc độ khơng khí vùng làm việc nhanh chóng giảm nhỏ đồng Nhờ miệng thổi kiểu thường sử dụng nhiều công sở mà độ cao trần phòng làm việc thấp

Cấu tạo: Gồm phần vỏ phần cánh Các cánh nghiêng góc từ 30 - 60o ,

loại nghiêng 60o nhìn từ phía đẹp Bộ phận cánh tháo rời để vệ

sinh thuận tiện lắp miệng thổi

thổi dạng hình chữ nhật Với hình dạng dễ lắp đặt Có thể phối kết hợp với đèn hình thù khác tạo nên mặt đẹp

* Miệng thổi kiểu chắn mưa:

Miệng thổi kiểu chắn mưa sử dụng để gắn lắp tường

Cấu tạo gồm: phần vỏ phần cánh Cánh thường đường nghiêng theo chiều (xuống dưới) chiều (dưới bên) Độ nghiêng cánh tùy thuộc vào độ cao tường nơi lắp đặp mà chọn 30o, 45o 60o

* Miệng thổi kiểu lưới:

Miệng thổi kiểu lưới loại miệng thổi có hệ thống cánh hướng vng góc với Nhờ điều chỉnh cánh hướng mà điều chỉnh hướng gió

Miệng thổi kiểu lưới lắp cho trân tường

- Miệng hồi (miệng hút)

Miệng hút không ảnh hưởng tới xáo trộn khơng khí phịng nên kết cấu khơng ảnh hưởng tới tuần hồn khơng khí Chọn kết cấu yêu cầu cụ thể cơng trình thẩm mỹ định Thường chọn tương tự miệng thổi để có hài hịa phịng Miệng hút thường có gắn phin lọc để lọc bụi

3.2 Đường ống gió 3.2.1 Phân loại:

Đường ống gió chia làm nhiều loại tùy theo cách phân loại khác nhau: * Theo chức năng:

- Kênh cấp gió - Kênh hồi gió - Kênh cấp gió tươi - Kênh thơng gió * Theo tốc độ gió:

- Áp suất thấp : 95 mmH2O

- Áp suất trung bình : 95 - 172 mmH2O

- Áp suất cao : 172 - 310 mmH2O

* Theo kết cấu vị trí lắp đặt: - Kênh gió treo

- Kênh gió ngầm

3.2.2 Cấu trúc hệ thống

- Hệ thống kiểu kênh ngầm

+ Kênh thường xây dựng gạch bê tông Kênh gió đặt sàn thường cho đường nước, điện, địện thoại kèm nên gọn gàng tiết kiệm chi phí nói chung

+ Kênh gió ngầm thường sử dụng làm kênh gió hồi, sử dụng làm kênh gió cấp sợ ảnh hưởng chất lượng gió sau xử lý, ẩm mốc kênh, đặc biệt kênh gió cũ hoạt động lâu ngày Khi phải bắt buộc phải xử lý chống thấm thật tốt

+ Kênh thường có tiết diện chữ nhật xây dựng sẵn xây dựng cơng trình

+ Hệ thống kênh gió ngầm thường sử dụng nhà máy dệt, rạp chiếu bóng Các kênh gió ngầm có khả hút tốt sợi bay nên khử bụi xưởng tốt

- Hệ thống ống kiểu treo

Hệ thống kênh treo hệ thống kênh treo giá đỡ cao Do u cầu: Nhẹ, Bền chắn, Khơng cháy

Thơng thường kênh gió kiểu treo làm tơn tráng kẽm có bề dày khoảng từ 0,5 – 1,2mm theo tiêu chuẩn qui định phụ thuộc vào kích thước đường ống Trong số trường hợp môi trường có độ ăn mịn cao sử dụng chất dẻo hay inox

3.3 Quạt gió

Quạt thiết bị dùng để vận chuyển phân phối khơng khí thiết bị khơng thể thiếu hệ thống điều hịa khơng khí đời sống

Hai thơng số quạt gió là:

- Lưu lượng khơng khí quạt: V, m3/s, m3/hr

- Cột áp Hq (áp suất thừa mà quạt tạo ra): Pa mmH2O

 Phân loại quạt gió - Theo đặc tính khí động

+ Hướng trục: Khơng khí vào dọc theo trục Gọn nhẹ có tể cho lưu lượng lớn với áp suất bé Thường dùng hệ thống khơng có ơng gió ống ngắn + Ly tâm: Đi vào theo hướng trục quay vng góc trục quay, cột áp tạo ly tâm Vì cần có ống dẫn gió tạo áp suất lớn Nó tạo nên luồng gió có áp suất lớn

- Theo cột áp:

+ Quạt hạ áp: Hq < 1000 Pa

+ Quạt trung áp: 1000 pa < Hq < 300 Pa + Quạt cao áp Hq > 3000 Pa

- Theo cơng dụng: Quạt gió, Quạt khói, Quạt bụi, Quạt thông 4 Các phần tử khác hệ thống điều hịa khơng khí

4.1 Khâu tự động điều chỉnh nhiệt độ độ ẩm phịng

Nhằm trì giữ ổn định thơng số vận hành hệ thống điều hịa khơng khí khơng phụ thuộc vào điều kiện khí hậu bên ngồi phụ tải bên

Các thơng số cần trì là: Nhiệt độ, Độ ẩm, Áp suất, Lưu lượng Trong thông số nhiệt độ thông số quan trọng

4.1.1 Tự động điều chỉnh nhiệt độ

 Bộ cảm biến nhiệt độ

4.1.2 Tự động điều chỉnh độ ẩm

Trong số hệ thống điều hịa khồng khí cơng nghệ cao có thêm điều chỉnh độ ẩm Bộ cảm biến độ hoạt động dựa nguyên lý thay đổi tính chất nhiệt vật lý môi chất độ ẩm thay đổi

4.2 Lọc bụi tiêu âm 4.2.1 Lọc bụi

 Tác hại lọc bụi

Bụi chất độc hại Nồng độ bụi khơng khí khơng vượt q giới hạn cho phép Muốn cần tiến hành lọc bụi Việc chọn phương pháp lọc bụi thơng gió điều hịa khơng khí trước tiên phải vào nguồn gốc bụi, cỡ hạt mức độ độc (từ định nồng độ bụi khơng khí)

Bụi khơng khí có hai nguồn gốc chính:

- Bụi hữu có nguồn gớc động thực vật, phát sinh trình chế biến, gai công sản phẩm bông, gỗ, giấy, da, thực phẩm, nông sản…

- Bụi vô (bụi khống, bụi kim loại…) mang từ ngồi vào theo gió, theo bao bì,….và cị thể phát sinh chế biến (như bụi đá ximăng, bụi amiăng, bụi kim loại mài, đánh bóng…)

 Phân loại cỡ hạt bụi:

- Cỡ hạt mịn, hạt bụi có kích thước từ 0,1  1m (bụi có hạt nhỏ 0,001m tác nhân gây mùi)

- Cỡ mịn, hạt bụi có kích thước từ  10m - Cỡ hạt thơ kích thước hạt bụi lớn 10m

Bụi mịn nguy hiểm dễ sâu vào đường thở khó lọc sach thiết bị thơng dụng Chúng thường tồn lâu khơng khí mà không lắng đọng

4.2.2 Tiêu âm

 Tiếng ồn:

khí Vì coi thường tiếng ồn lắp đặt hệ thống điều hịa khồng khí, đặc biệt cơng trình văn hố

Tiếng ồn phịng có điều hồ khơng khí nhiều nguồn khác gây truyền vào phòng theo nhiều đường khác

 Nguồn gây ồn đường truyền vào phòng:

- Tiếng ồn quạt gió, máy lạnh, bơm (các cấu chuyển động nói chung) - Tiếng ồn khí động dịng khí (cịn gọi tiếng ồn thứ phát)

- Tiếng ồn nguồn ngồi (thường khơng xét tới khơng thể khống chế được)

 Tiếng ồn truyền vào phịng theo đường sau

- Theo đường ống gió (D): từ quạt gió (và máy lạnh có) theo đường ống gió cấp ống gió hồi, qua tiêu âm chi thiết khác đường ống truyền trực tiếp vào phòng (qua miệng thổi) qua trần giả truyền vào phòng

- Theo đường phát xạ (R): từ vách ống dẫn từ thiết bị cuối đường ống qua trần giả vào phòng

-Theo khơng khí tiếp xúc với buồng máy vào phịng (A) -Theo kết cấu xây dựng truyền vào phòng(S)

Hình 6.12: Các đường tiếng ồn vào phịng 4.3 Cung cấp nước cho điều hịa khồng khí

Hình 6.13: Hệ thống cấp nước Water Chiller hai đường ống

Ở hình ta thấy thiết bị làm mát khơng khí có đường nước vào, đường nước nóng đường nước lạnh Như việc điều chỉnh linh hoạt hơn, trường hợp thiết bị làm mát khơng khí ta khơng điều chỉnh lưu lượng mà điều chỉnh nhiệt độ nước

Câu hỏi tập:

6.1: Trình bày khái niệm phân loại điều hịa khơng khí? 6.2 Nêu khái niệm phân loại thơng gió?

6.3 Nêu cấu trúc hệ thống vận chuyển phân phối khơng khí? 6.4 Nêu khâu hệ thống điều hịa khơng khí?

TÀI LIỆU CẦN THAM KHẢO

[1] Bùi Hải Trần Thế Sơn - Kỹ thuật nhiệt: NXB Giáo dục 2005

[2] Hồng Đình Tín - Nhiệt động lực học kỹ thuật – NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003

[3] Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ- Kỹ thuật lạnh sở: Nhà xuất giáo dục - 2003

[4] Nguyễn Đức Lợi - Kỹ thuật lạnh Cơ sở – NXB Giáo Dục – 2006 [5] Võ Chí Chính - Máy thiết bị lạnh – NXB KHKT