BÀI III. CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

1. Khái niệm chung

 Làm lạnh một vật là làm giảm nhiệt độ của vật đó.

 Phân loại cách làm lạnh:



- Làm lạnh tự nhiên : chỉ giảm tới nhiệt độ môi trường xung

quanh.

- Làm lạnh nhân tạo : có thể giảm xuống thấp hơn nhiệt độ

của môi trường xung quanh.

+ Máy lạnh dùng để hạ nhiệt độ của vật xuống thấp hơn nhiệt

độ của môi trường xung quanh và giữ nhiệt độ đó trong một

thời gian dài.

+ Máy lạnh làm việc theo chu trình ngược – tức là nhiệt truyền

từ vật có nhiệt độ thấp đến vật có nhiệt độ cao bằng cách tiêu

tốn công từ ngoài.



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

1. Khái niệm chung

 Môi chất trong máy lạnh là môi chất lạnh (chất làm lạnh).





Đại lượng đặc trưng của máy lạnh là hệ số làm lạnh .



- Hệ số làm lạnh: Là tỷ số giữa số lượng nhiệt nhận được từ

nguồn có nhiệt độ thấp và công tiêu tốn trong chu trình:

q

q





l

q q

2



0



2



1



2



- Năng suất lạnh: Số lượng nhiệt môi chất lạnh nhận được từ

vật trong một đơn vị thời gian.



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

2. Phân loại máy lạnh theo môi chất lạnh

+ Máy lạnh dùng không khí:

- ít dùng vì hiệu suất kém, khả năng làm lạnh kém nhưng

an toàn nên chủ yếu được dùng trong ngành hàng không.

+ Máy lạnh dùng hơi:

 Máy lạnh có máy nén hơi

 Máy lạnh không có máy nén hơi (máy lạnh hấp thụ).







Trong công nghiệp chủ yếu là máy lạnh dùng hơi.



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

2. Phân loại máy lạnh theo môi chất lạnh

+ Máy lạnh dùng hơi:

- Khi áp suất trong buồng lạnh là p = 1 bar, nhiệt độ sôi tương

ứng của các môi chất như sau:

STT



Môi chất



Nhiệt độ sôi, 0C



1



NH3



-34



2



Frêon R12 (CF2Cl2)



-30



3



Frêon R22 (CHF2Cl)



-40



4



CO2



-78



- Amôniac thường được sử dụng trong các máy lạnh (hoặc

bơm nhiệt) công nghiệp để sản xuất nước đá, làm đông lạnh…

vì nhiệt hoá hơi của NH3 lớn nên cho công suất lớn.

- Các loại Frêon thường được sử dụng trong máy lạnh sinh

hoạt như: tủ lạnh, tủ đá,… vì không đòi hỏi công suất lớn và ưu

điểm của Frêon là không mùi, không độc.



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

2. Chu trình máy lạnh dùng hơi có máy nén

2.1. Sơ đồ máy lạnh

Môi chất là hơi của các chất lỏng dễ bay hơi như: NH3, CO2, Frêon…

I - Máy nén hơi

II - Dàn ngưng hơi

III - Van tiết lưu

IV - Buồng lạnh trong

đó có dàn bay hơi.



2 p2



T

II



4



3



I



III

VI



x=0



5

p1



2.2. Chu trình làm việc của máy lạnh:



1 p1

q2



0



1-2: Là quá trình nén đoạn nhiệt hơi trong máy nén I.

2-3-4: Là quá trình ngưng hơi đẳng áp trong dàn ngưng II.

4-5: Là quá trình tiết lưu ở van tiết lưu III.

5-1: Là quá trình bay hơi xảy ra ở dàn bay hơi trong buồng lạnh IV.



x=1



s



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

2. Chu trình máy lạnh dùng hơi có máy nén

2.3. Nguyên lý làm việc của máy lạnh

- Hơi bão hoà khô từ buồng lạnh IV được hút vào máy nén I

- Trong máy nén, hơi bão hoà khô được nén từ p1 tới p2 và trở thành hơi quá

nhiệt (điểm 2).

- Hơi quá nhiệt có p2 đi vào dàn ngưng II tại đó được làm lạnh đẳng áp p2 =

const nhờ không khí hoặc nước làm mát.

- Sau dàn ngưng là chất lỏng sôi có áp suất p2 biểu diễn bằng điểm 4.

- Chất lỏng sôi được tiết lưu qua van tiết lưu III → Áp suất giảm từ p2 đến p1

và nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của buồng làm lạnh.

- Sau van tiết lưu là hơi bão hoà ẩm có độ khô x nào đó, hơi này vào dàn

bay hơi đặt trong buồng lạnh IV, tại đây hơi nhận nhiệt từ vật cần làm lạnh →

Hơi bão hoà ẩm trở thành hơi bão hoà khô đi vào máy nén tiếp tục chu trình

tiếp theo.



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

2. Chu trình máy lạnh dùng hơi có máy nén

2.4. Các đại lượng đặc trưng của chu trình:



q

q



 Hệ số làm lạnh:  

l

q q

2



0



2



1



2



Trong đó:

q1: Là nhiệt lượng môi chất lạnh nhả ra ở dàn ngưng; |q1| = i2 – i4

q2: Là nhiệt lượng môi chất lạnh nhận được từ buồng lạnh; q2 = i1 – i5

l0: Là công tiêu tốn trong chu trình;



|l0| = |q1| - q2 = (i2-i4) - (i1 – i5)



Vì i4 = i5 (qua van tiết lưu) nên |l0| = i2 - i1



q

i i





l

i i

2



Thay q2 và l0 vào PT trên:



0



1



5



2



1



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

2. Chu trình máy lạnh dùng hơi có máy nén

2.4. Các đại lượng đặc trưng của chu trình:

 Năng suất lạnh:



Q0 = Gq2

Trong đó:

Q0: Là năng suất lạnh, W (hoặc kcal/h)

G : Là lưu lượng chất làm lạnh trong máy lạnh, kg/s

 Công suất tiêu hao của máy nén hơi:



N = Gl0

Trong đó:

N : Là công suất tiêu hao, W.



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

3. Chu trình máy lạnh hấp thụ

3.1. Khái niệm

Thay quá trình nén hơi trong máy nén bằng bình hấp thụ để

hấp thụ hơi môi chất ở p1 thành dung dịch rồi dùng bơm (tiêu

tốn rất ít điện năng so với máy nén) tăng áp suất đưa dung dịch

lên bình tách hơi (bình sinh hơi) ở áp suất p2 để tạo ra hơi ở áp

suất này.

Vì vậy phải dùng dung dịch gồm hai chất lỏng có nhiệt độ sôi

khác nhau, khi cùng áp suất, chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp

được sử dụng làm môi chất lạnh, chất lỏng có nhiệt độ sôi cao

dùng làm chất hấp thụ.



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

3. Chu trình máy lạnh hấp thụ

3.1. Khái niệm

Các cặp chất lỏng thường hay sử dụng:

 Cặp NH3 - H2O : NH3 là môi chất lạnh, H2O là chất hấp thụ.

Ví dụ: Khi p = 6 bar thì tsNH3 = 10C, tsH2O = 159C

 Cặp H2O – LiBr : H2O là môi chất lạnh, LiBr là chất hấp thụ.



CHU TRÌNH LÝ TƯỞNG CỦA CÁC THIẾT BỊ LẠNH

3. Chu trình máy lạnh hấp thụ

3.2 . Sơ đồ nguyên lý của máy hấp thụ



1



q1



qk



2



4 - Buồng làm lạnh



7

q2



6

5



qht



2 - Bình ngưng hơi

3,7- Van tiết lưu



3

NH3/H2O



1 - Bình sinh hơi



4



5 - Bình hấp thụ

6 - Bơm dung dịch.