Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

80
1 UBND TỈNH HẢI PHÒNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG Giáo trình: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí (Lưu hành nội bộ) HẢI PHÒNG

Transcript of Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

Page 1: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

1

UBND TỈNH HẢI PHÒNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG

Giáo trình: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí (Lưu hành nội bộ)

HẢI PHÒNG

Page 2: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

2

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được

phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh

thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

Page 3: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

3

MỤC LỤC

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ........................................................................................... 1

LỜI GIỚI THIỆU ............................................................ Error! Bookmark not defined.

BÀI 1 ............................................................................................................................. 11

NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT ....................................................................................... 11

1.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới.............................. 11

1.1. Các khái niệm và định nghĩa. ......................................................................... 11

1.2.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới ............................ 11

1.3.Nhiệt dung riêng và tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng ........................... 12

2.Hơi và các thông số trạng thái của hơi. .............................................................. 13

2.1. Các thể (pha) của vật chất .............................................................................. 13

2.2. Quá trình hoá hơi đẳng áp .............................................................................. 13

2.3. Các đường giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi; ........................ 14

2.4. Cách xác định các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lgp-h ..................... 15

3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi .......................................................... 15

3.1. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi trên đồ thị lgp-h ............................. 16

3.2. Quá trình lưu động và tiết lưu ........................................................................ 17

3.3. Quá trình lưu động .......................................................................................... 18

3.4. Quá trình tiết lưu ............................................................................................ 18

4. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt ............................................ 19

4.1. Khái niệm và định nghĩa chu trình nhiệt động ............................................... 19

4.2. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt .......................................... 19

4.3. Chu trình máy lạnh hấp thụ ............................................................................ 21

BÀI 2 ............................................................................................................................. 24

TRUYỀN NHIỆT ........................................................................................................ 24

1. Dẫn nhiệt .............................................................................................................. 24

1.1. Các khái niệm và định nghĩa .......................................................................... 24

1.2. Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách phẳng và vách trụ ..................................... 24

1.3. Nhiệt trở của vách phẳng và vách trụ mỏng ................................................... 25

2. Trao đổi nhiệt đối lưu .......................................................................................... 26

Page 4: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

4

2.1. Các khái niệm và định nghĩa .......................................................................... 26

2.2. Các nhân tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt đối lưu ........................................... 26

2.3. Một số hình thức trao đổi nhiệt đối lưu thường gặp ....................................... 27

2.4. Tỏa nhiệt khi sôi và khi ngưng hơi ................................................................. 27

3. Trao đổi nhiệt bức xạ .......................................................................................... 28

3.1. Các khái niệm và định nghĩa .......................................................................... 28

3.2. Dòng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa các vật ................................................ 28

3.3. Bức xạ của mặt trời (nắng) ............................................................................. 28

4. Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt .............................................................. 29

4.1. Truyền nhiệt tổng hợp .................................................................................... 29

4.2. Truyền nhiệt qua vách .................................................................................... 29

4.3. Truyền nhiệt qua vách phẳng và vách trụ....................................................... 29

4.4. Truyền nhiệt qua vách có cánh ....................................................................... 30

4.5. Tăng cường truyền nhiệt và cách nhiệt .......................................................... 30

4.6. Thiết bị trao đổi nhiệt ..................................................................................... 30

BÀI 3 ............................................................................................................................. 31

KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT LẠNH ....................................................................... 31

1. ngh a của kỹ thuật lạnh trong đ i sống và kỹ thuật. ..................................... 32

2.Các hương há làm lạnh nh n tạo. ................................................................ 36

Làm lạnh bằng quá trình biến đổi pha: .................................................................. 36

Làm lạnh bằng quá trình giản nở đoạn nhiệt: ........................................................ 36

Làm lạnh bằng hiệu ứng tiết lưu: .......................................................................... 36

Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy ............................................................................... 37

Làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện: ...................................................................... 37

Làm lạnh bằng hiệu ứng từ: ................................................................................... 37

BÀI 4 ............................................................................................................................. 38

MÔI CHẤT LẠNH VÀ CHẤT TẢI LẠNH ............................................................. 39

1.Các môi chất và chất tải lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh ..................... 39

1. 1.Các môi chất lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh ...................................... 39

1.2 Các chất tải lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh ......................................... 40

2.Bài tậ về môi chất lạnh và chất tải lạnh ........................................................... 40

Page 5: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

5

2.1.Bài tập về môi chất lạnh . ................................................................................ 40

2.2.Bài tập về chất tải lạnh .................................................................................... 40

BÀI 5 ............................................................................................................................. 42

CÁC HỆ THỐNG LẠNH DÂN DỤNG ..................................................................... 42

1.Hệ thống lạnh với một cấ nén ............................................................................ 42

1.1.Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản. ............................................................................... 42

1.2.Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút. .............................................................................. 42

Hình 5.2 Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút ...................................................................... 43

1.3.Sơ đồ có quá lạnh lỏng và hồi nhiệt . .............................................................. 43

2.Sơ đồ 2 cấ nén có làm mát trung gian. ............................................................. 43

3.Các sơ đồ khác. ..................................................................................................... 44

4.Bài tậ .................................................................................................................... 44

Bài 6 .............................................................................................................................. 46

MÁY NÉN LẠNH ........................................................................................................ 46

1. Khái niệm ............................................................................................................. 46

1.1. Vai trò của máy nén lạnh ................................................................................ 46

1.2. Phân loại máy nén lạnh .................................................................................. 46

Năng suất lạnh ....................................................................................................... 46

2. Máy nén pittông ................................................................................................... 48

2.1. Máy nén lí tưởng một cấp nén (không có không gian thừa) .......................... 48

2.2. Cấu tạo và chuyển vận .................................................................................... 48

2.3. Các hành trình và đồ thị P-V .......................................................................... 48

2.4. Máy nén có không gian thừa .......................................................................... 49

2.5. Năng suất nén V khi có không gian thừa ....................................................... 49

2.6. Máy nén nhiều cấp có làm mát trung gian. .................................................... 49

2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc ....................................................................... 50

2.8. Đồ thị P-V. ...................................................................................................... 50

2.9. Tỉ số nén ở mỗi cấp. ....................................................................................... 50

2.10. Lợi ích của máy nén nhiều cấp ..................................................................... 50

2.11. Bài tập tính toán máy nén piston .................................................................. 50

3. Giới thiệu một số chủng loại máy nén khác ...................................................... 51

Page 6: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

6

3.1. Máy nén rô to .................................................................................................. 51

3.2. Máy nén scroll (đĩa xoắn) ............................................................................... 52

3.3. Máy nén trục vít.............................................................................................. 53

BÀI 7 ............................................................................................................................. 53

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG LẠNH ... 55

1. Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu ..................................................................... 55

1.1. Thiết bị ngưng tụ và tháp giải nhiệt ............................................................... 55

1.2. Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh .......................................................... 55

1.3. Các kiểu thiết bị ngưng tụ thường gặp ........................................................... 55

1.4. Tháp giải nhiệt ................................................................................................ 55

1.5. Thiết bị bay hơi............................................................................................... 56

1.6. Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh .......................................................... 56

1.7. Các kiểu thiết bị bay hơi thường gặp ............................................................. 57

2. Thiết bị tiết lưu (giảm á ) ................................................................................... 57

2.1. Giảm áp bằng ống mao ................................................................................... 57

2.2. Van tiết lưu ..................................................................................................... 57

3. Các thiết bị tự động và bảo vệ của hệ thống lạnh ............................................. 57

3.1. Tự động điều chỉnh năng suất lạnh................................................................. 57

3.2. Các thiết bị bảo vệ chính ................................................................................ 63

BÀI 8 ............................................................................................................................. 64

KHÔNG KHÍ ẨM ....................................................................................................... 64

1. Các thông số trạng thái của không khí ẩm ....................................................... 64

1.1. Thành phần của không khí ẩm ....................................................................... 64

1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm ..................................................... 64

2. Đồ thị I-d và d-t của không khí ẩm .................................................................... 65

2.1. Đồ thị I-dz ....................................................................................................... 65

2.2. Đồ thị d-t ......................................................................................................... 66

3. Một số quá trình của không khí ẩm khi ĐHKK ............................................... 67

3.1 Quá trình thay đổi trạng thái của không khí . .................................................. 67

3.2 Quá trình hòa trộn hai dòng không khí............................................................ 68

4. Bài tậ về sử dụng đồ thị. ................................................................................... 69

Page 7: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

7

Bài 9 .............................................................................................................................. 70

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ............................................................ 70

1. Khái niệm về thông gió và ĐHKK ..................................................................... 70

1.1. Thông gió là gì................................................................................................ 70

1.2. Khái niệm về ĐHKK ...................................................................................... 70

1.3. Khái niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiết của công trình ......................... 70

2. Bài tậ về tính toán tải lạnh đơn giản. .............................................................. 70

3. Các hệ thống ĐHKK ........................................................................................... 70

3.1. Các khâu của hệ thống ĐHKK ....................................................................... 70

3.2. Phân loại hệ thống ĐHKK .............................................................................. 71

4. Các hương há và thiết bị xử lý không khí................................................... 72

4.1. Làm lạnh không khí ........................................................................................ 72

4.2. Sưởi ấm ........................................................................................................... 72

4.3. Khử ẩm ........................................................................................................... 72

4.4. Tăng ẩm .......................................................................................................... 72

4.5. Lọc bụi và tiêu âm .......................................................................................... 72

BÀI 10 ........................................................................................................................... 73

HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ .............................. 73

1. Trao đổi không khí trong hòng ........................................................................ 74

1.1. Các dòng không khí tham gia trao đổi không khí trong phòng ...................... 74

1.2. Các hình thức cấp gió và thải gió ................................................................... 74

1.3. Các kiểu miệng cấp và miệng hồi .................................................................. 74

2. Đư ng ống gió ...................................................................................................... 74

2.1. Cấu trúc của hệ thống ..................................................................................... 74

2.2. Các loại trở kháng thủy lực của đường ống .................................................. 75

3. Quạt gió ................................................................................................................ 75

3.1. Phân loại quạt gió ........................................................................................... 75

3.2. Đường đặc tính của quạt và điểm làm việc trong mạng đường ống .............. 75

4. Bài tậ về quạt gió và trở kháng đư ng ống ..................................................... 75

BÀI 11 ........................................................................................................................... 76

CÁC PHẦN TỬ KHÁC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ............... 76

Page 8: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

8

1. Kh u tự động điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong hòng ............................... 77

1.1. Tự động điều chỉnh nhiệt độ ........................................................................... 77

1.2. Tự động điều chỉnh độ ẩm trong một số hệ thống ĐHKK công nghệ ........... 77

2. Lọc bụi và tiêu m trong ĐHKK ........................................................................ 77

2.1. Tác dụng của lọc bụi....................................................................................... 77

2.2. Tiếng ồn khi có ĐHKK- nguyên nhân và tác hại ........................................... 77

3 Cung cấ nước cho ĐHKK .................................................................................. 78

3.1. Các sơ đồ cung cấp nước lạnh cho hệ thống Water Chiller ........................... 78

3.2. Cung cấp nước cho các buồng phun ............................................................... 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 79

Page 9: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

9

CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN

CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆT-LẠNH & ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Mã số môn học: MĐ11

Thời gian môn học: 120h (Lý thuyết: 30h; Thực hành: 90h)

I. Vị trí tính chất mô đun:

Là môn học cơ sở kỹ thuật chuyên nghành, chuẩn bị các kiến thức cần thiết

cho các phần học kỹ thuật chuyên môn tiếp theo.

II. Mục tiêu mô đun: u h h c n un này n h c c h n n :

-Trình bày được các khái niệm, định nghĩa về truyền nhiệt, chất môi giới, chu

trình nhiệt động học, quá trình hóa hơi đẳng áp, quá trình nhiệt động của máy lạnh

và bơm nhiệt, quá trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt, các quy luật truyền

nhiệt

-Giải thích được quá trình lưu động và tiết lưu.

-Trình bày được các khái niệm và định nghĩa về truyền nhiệt.

-Trình bày được các khái niệm về kỹ thuật Nhiệt-Lạnh, nguyên lý làm việc

của máy lạnh và các quy luật truyền nhiệt cơ bản.

-Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy nén lạnh thông dụng

-Nhận dạng và trình bày được chức năng các thiết bị trong hệ thống lạnh,

điều hoà không khí.

-Trình bày được khái niệm về không khí ẩm, kỹ thuật điều hoà không khí và

các quá trình, nguyên lý làm việc của hệ thống điều hoà không khí.

-Tính toán được phụ tải lạnh và điều hoà không khí đơn giản.

-Phân tích được hiện tượng trao đổi khí trong phòng.

-Trình bày được chức năng của hệ thống vận chuyển khí.

-Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật.

-Cẩn thận, tỷ mỉ, tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp và có khả năng

làm việc nhóm.

Page 10: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

10

III. Nội dung mô đun:

1. Nộ dun tổn quát và phân phố th n:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian Hình thức

dạy

1 Nhiệt động kỹ thuật 15 LT

2 Truyền nhiệt 10 LT

Kiểm tra bài 1+2 1 LT

3 Khái niệm về kỹ thuật lạnh 5 LT

4 Môi chất lạnh và chất tải lạnh 10 LT

5 Các hệ thống lạnh dân dụng 10 Tích hợp

6 Máy nén lạnh 10 Tích hợp

7 Giới thiệu chung về các thiết bị khác của hệ thống lạnh 10 Tích hợp

Kiểm tra bài (3-7) 2 LT

8 Không khí ẩm 10 LT

9 Khái niệm chung về điều hòa không khí 10 LT

10 Hệ thống vận chuyển và phân phối không khí 10 Tích hợp

11 Các phần tử khác của hệ thống điều hòa không khí 15 Tích hợp

Kiểm tra (bài 8-11) 2 LT

Cộng 120

Page 11: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

11

BÀI 1

NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT

Mục tiêu:

- Trình bày được các khái niệm, định nghĩa về chất môi giới và chu trình nhiệt động

học.

- Tính toán được nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng

- Trình bày được quá trình hóa hơi đẳng áp.

- Trình bày được các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi

- ác định được các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lgp-h.

- Giải thích được quá trình lưu động và tiết lưu

- Trình bày được quá trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt.

Nội dung chính:

1.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới

1.1. Các khái niệm và định ngh a.

Để thực hiện quá trình biến đổi nhiệt thành công trong máy nhiệt và quá

trình làm lạnh trong máy lạnh người ta luôn luôn phải sử dụng một chất trung gian

gọi là chất môi giới ví dụ: Trong động cơ đốt trong chất môi giới là chất khí tạo

hành do cháy nhiên liệu (khói), trong máy hơi nước chất môi giới là hơi nước.

Trong máy lạnh chất môi giới là các hợp chất hữu cơ như Frêôn: R12, R22, R134a,

NH3…

1.2.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới

Chất môi giới thường dùng là khí, lỏng hoặc hơi. Chất khí là các chất mà

trạng thái của nó rất xa thể lỏng. Trong quá trình hoạt động của chất môi giới dạng

khí nó không có sự chuyển pha có nghĩa là nó luôn luôn ở thể khí. Ví dụ: Chất môi

giới trong động cơ đốt trong là chất khí, từ lúc hút vào máy đến lúc xả ra đều ở

dạng khí.

Hơi về bản chất cũng giống thể khí nhưng hơi tồn tại gần thể lỏng nên trong quá

trình hoạt động của nó trong thiết bị có lúc nó chuyển thành thể lỏng ví dụ: Môi

chất lạnh trong máy lạnh lúc vào và ra khỏi máy nén là hơi, qua giàn ngưng sẽ

Page 12: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

12

ngưng tụ lại thành thể lỏng sau đó qua van tiết lưu một phần hoá hơi và qua giàn

bay hơi toàn bộ môi chất chuyển thành hơi.

Về công dụng chất môi giới có thể chia ra hai loại: chất môi giới sinh công làm

việc trong máy nhiệt. Chất môi giới sinh công có thể là dạng khí hoặc hơi. Chất

môi giới sinh công làm việc ở nhiệt độ cao, hàng trăm độ đến hàng nghìn độ.

Chất môi giới làm lạnh làm việc trong máy lạnh (người ta còn gọi là tác nhân lạnh).

Chất môi giới làm lạnh có thể là hơi hoặc khí. Chất môi giới làm lạnh (môi chất

lạnh) làm việc ở nhiệt độ thấp trong phạm vi từ hơn trăm độ (0C). Phần lớn các

máy lạnh hiện nay dùng môi chất dạng hơi như Amoniac (NH3) các loại Frêôn

R12, R22, R134a, R11, R13…

1.3.Nhiệt dung riêng và tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng

a. §Þnh nghÜa nhiÖt dung riªng.

NhiÖt dung riªng lµ nhiÖt l­îng cÇn thiÕt ®Ó lµm thay ®æi nhiÖt ®é cña mét

®¬n vÞ vËt thÓ lµ 10C theo mét qu¸ tr×nh nhÊt ®Þnh.

b. C¸c lo¹i nhiÖt dung riªng

C¨n cø ®¬n vÞ ®o cã 3 lo¹i nhiÖt dung riªng

- NhiÖt dung riªng khèi l­îng: C [KJ/KgK]

- NhiÖt dung riªng thÓ tÝch: C [KJ/m3ttK]

- NhiÖt dung riªng mol: C [KJ/KmolK]

C¨n cø qu¸ tr×nh ta cã

- NhiÖt dung riªng ®¼ng tÝch: Ký hiÖu Cv

- NhiÖt dung riªng ®¼ng ¸p: Ký hiÖu Cp

- NhiÖt dung riªng cña qu¸ tr×nh bÊt kú Cn.

c. TÝnh nhiÖt theo nhiÖt dung riªng

BiÕt nhiÖt dung riªng trong mét qu¸ tr×nh ta cã thÓ tÝnh nhiÖt theo c«ng thøc:

Q = C.G.T = C.G (T2 - T1) KJ

Trong ®ã:

C lµ nhiÖt dung riªng cña qu¸ tr×nh ®ã

G lµ khèi l­îng chÊt m«i giíi tham gia vµo qu¸ tr×nh

T1, T2 lµ nhiÖt ®é ®Çu vµ cuèi qu¸ tr×nh.

Page 13: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

13

VÝ dô: Nung nãng 10kg kh«ng khÝ trong b×nh kÝn (®¼ng tÝch) tõ nhiÖt ®é

200C ®Õn nhiÖt ®é 1200C, cÇn cung cÊp nhiÖt l­îng lµ:

Q = Cv. G (T2 - T1).

Cv lµ nhiÖt dung riªng trong qu¸ tr×nh ®¼ng tÝch Cv = 4,72 KJ/KgK

Q = 0,72.10.(120 - 20)

= 720 KJ

Bảng Tra Nhiệt Dung Riêng Của Một Số Chất

chất Nhiệt dung riêng

(J/Kg.K) Chất

Nhiệt dung

riêng (J/Kg.K)

Nước 4200 Đất 800

Rượu 2500 Thép 460

Nước đá 1800 Đồng 380

Nhôm 880 Chì 130

2.Hơi và các thông số trạng thái của hơi.

2.1. Các thể ( ha) của vật chất

Bao gồm rắn và lỏng:

Hình 1.1 – Mô hình các thể của vật chất

2.2. Quá trình hoá hơi đẳng á

Qu¸ t×nh ®¼ng ¸p x¶y ra trong ®iÒu kiÖn ¸p suÊt kh«ng ®æi. NÕu ta cung cÊp

nhiÖt cho chÊt láng trong qu¸ tr×nh ®¼ng ¸p th× chÊt láng sÏ s«i, hãa h¬i vµ nhiÖt ®é

h¬i t¨ng lªn thµnh h¬i qu¸ nhiÖt. Trong qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt ®¼ng ¸p thÓ tÝch t¨ng lªn

cßn nhiÖt ®é t¨ng theo 3 giai ®o¹n: Giai ®o¹n ®Çu nhiÖt ®é t¨ng tõ nhiÖt ®é ban ®Çu

®Õn nhiÖt ®é s«i, giai ®o¹n hãa h¬i nhiÖt ®é kh«ng ®æi vµ b»ng nhiÖt ®é s«i sau khi

láng ®· hãa h¬i hoµn toµn nÕu tiÕp tôc cÊp nhiÖt th× nhiÖt ®é h¬i t¨ng lªn lín h¬n

Quá trình nóng chảy

Thu nhiệt

Quá trình đông đặc

Tỏa nhiệt

Thể rắn Thể lỏng

Page 14: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

14

nhiÖt ®é s«i gäi lµ h¬i qu¸ nhiÖt. Qu¸ tr×nh ng­îc l¹i tõ h¬i qu¸ nhiÖt nÕu bÞ lµm

l¹nh ®¼ng ¸p th× nhiÖt ®é h¹ xuèng ®Õn nhiÖt ®é s«i tiÕp theo h¬i n­íc ng­ng tô

thµnh láng s«i. NÕu lµm l¹nh tiÕp th× thµnh láng ch­a s«i. Qu¸ tr×nh nµy táa nhiÖt.

V× vËy cÇn ph¶i lµm m¸t b»ng n­íc hay dïng kh«ng khÝ.

NhiÖt trong qu¸ tr×nh ®¼ng ¸p lµ.

Q = G (i2 - i1).

Trong ®ã:

i1 lµ entapin cña láng ch­a s«i

i2 lµ entapin cña h¬i qu¸ nhiÖt

Qu¸ tr×nh cÊp nhiÖt i2 > i1 th× Q > 0.

Qu¸ tr×nh táa nhiÖt i2 < i1 th× Q < 0.

2.3. Các đư ng giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi;

ét một hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt với hai pha lỏng và hơi bãío hòa .

Cho hệ toả nhiệt, nhiệt độ của hệ giảm xuống. Muốn cho hệ đạt trạng thái cân bằng

nhiệt mới, áp suất của hệ cũng phải giảm theo. Ðiểm đặc trưng cho trạng thái cân

bằng mới trên giản đồ (p,T) dịch về phía dưới.

Hình 2.3: ớ hạn và ền trạn thá củ n ớc và hơ

Page 15: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

15

2.4. Cách xác định các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lg -h

Page 16: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

16

Đồ thị Mollier (đọc là Mô-li-ê) là độ thị biểu diễn trạng thái gas lạnh theo áp suất

(thang logarit trục tung) và entanpy (thang tuyến tính trục hoành) nên còn gọi là đồ

thị lgp-h. Đồ thị do nhà bác học người Đức Mollier xây dựng năm 1912 ở trường

đại học Kỹ thuật Dresden.

Trên đồ thị Mollier biểu diễn 5 thông số trạng thái là:

1. Áp suất, đơn vị bar hoặc Mpa, ký hiệu p.

2. Nhiệt độ, đơn vị ˚C, ký hiệu t.

3. Entanpy, đơn vị kJ/kg, ký hiệu h

4. Entropy, đơn vị kJ/kgK, ký hiệu s

5. Thể tích riêng, đơn vin m3/kg, ký hiệu v.

Ngoài ra còn đường x = const là thành phần hơi không đổi trong hỗn hợp hơi ẩm.

Ưu điểm của đồ thị Mollier

- Khi biết 2 thông số bất kỳ ta có thể xác định được điểm trạng thái duy nhất (nếu

ở trong vùng hơi ẩm phải thêm x) và từ đó có thể xác định được các thông số còn

lại một cách dễ dàng.

- Biểu diễn chu trình lạnh trên đồ thị Molliet rất dơn giản.

- Các thông số của chu trình như năng suất lạnh riêng, công nén riêng, nhiệt độ ở

dàn ngưng... xác định rất dễ dàng trên đồ thị Mollier.

Căn cứ vào ác sai lệch giữa áp suất và nhiệt độ thiết kế lý thuyết trên đồ thị

Mollier, và áp suất, nhiệt độ đo được trong thực tế vận hành, ta có thể dễ dàng

chuẩn đoán được bệnh của máy và đề ra các biện pháp sữa chữa hữu hiệu. Chính vì

vậy, đồ thị Mollier không những cần thiết đối với các kỹ sư thiết kế mà cũng cần

thiết đối với người vận hành, sửa chửa hệ thống lạnh. Các hình dưới giới thiệu đồ

thị Mollier của các môi chất lạnh R12

3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi

3.1. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi trên đồ thị lg -h

Page 17: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

17

Hình 1.4 - Đường lỏng và hơi bão hòa

C - D: Đường lỏng bão hòa; C - E: Đường hơi bão hòa; DE: Quá trình bay hơi;

E'D': Quá trình ngưng tụ; Vùng quá lạnh lỏng; Bên trái; Vùng hơi ẩm; Ở giữa;

Vùng hơi quá nhiệt; bên phải trên đồ thị p - h.

Điểm tới hạn của một số ga lạnh được giới thiệu trên bảng 1

Điểm tới

hạn Nước CO2 NH3 R22 Không khí H2 He

Po, bar 221.2 73.8 113.0 49.9 37.7 12.9 2.29

to, ˚C 374.0 31.0 132.4 96.2 -140.7 -239.9 -267.9

Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ cao nhất mà một chất khí có thể hóa lỏng được khi nén

lên áp suất cao. Mỗi chất khí có nhiệt độ tới hạn riêng. Ví dụ, theo bảng 1 muốn

hóa lỏng được CO2, nhiệt độ phải hạ xuống dưới 31˚C. Muốn hóa lỏng được

không khí, nhiệt độ không khí nén phải thấp hơn -140.7˚C...

Áp suất tới hạn là áp suất bão hòa của điểm tới hạn.

3.2. Quá trình lưu động và tiết lưu

Page 18: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

18

Hình 1.5 – Sơ đồ hệ thống lạnh cơ bản

Môi chất được MN nén lên tới nhiệt độ ngưng tụ tk qua TBNT sẽ chuyển trạng thái

từ hơi sang lỏng được chuyển xuống van tiết lưu môi chất điệc tiết lưu xuống nhiệt

độ bay hơi và áp suất bay hơi và được đưa vào TBBH, ở đâu môi chất trao đổi

nhiệt với sản phẩm làm lạnh chuyển trạng thái từ lỏng sang hơi và được máy nén

hút về buống hút.

3.3. Quá trình lưu động

Là quá trình môi chất lưu động trong hệ thống lanh.

Hình 1.6 – Hệ thống lạnh cơ bản

3.4. Quá trình tiết lưu

Là quá trình môi chất lạnh qua van tiết lưu tiết lưu xuống nhiệt độ sôi (to) và áp

suất bay hơi (Po)

Page 19: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

19

Hình 1.5 - Van tiết lưu

4. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt

4.1. Khái niệm và định ngh a chu trình nhiệt động

Trong c¸c m¸y nhiÖt, m¸y l¹nh hay trong thùc tÕ kü thuËt ta th­êng gÆp chÊt

m«i giíi ho¹t ®éng theo nh÷ng qu¸ tr×nh nhÊt ®Þnh vÝ dô nung nãng hay lµm l¹nh

khÝ, h¬i trong b×nh kÝn (®¼ng tÝch). Nung nãng hay lµm l¹nh khÝ khi ¸p su¸t kh«ng

®æi (®¼ng ¸p), h¬in­íc gi·n në trong tuèc bin bäc c¸ch nhiÖt (gi·n në ®o¹n nhiÖt)….

C¸c qu¸ tr×nh trªn lµ nh÷ng qu¸ tr×nh nhiÖt ®éng.

4.2. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt

Chu trình nhiệt động của bơm nhiệt

a. Ho¹t ®éng cña chu tr×nh.

Trong lß h¬i ng­êi ta ®èt nhiªn liÖu. NhiÖt táa ra sÏ cung cÊp cho n­íc

nhiÖt Q1 ®Ó lµm cho n­íc hãa h¬i vµ qu¸ nhiÖt thµnh h¬i qu¸ nhiÖt trong ®iÒu

kiÖn ®¼ng ¸p. H¬i qu¸ nhiÖt ®Õn tuèc bin gi·n në sinh c«ng L 1, h¬i tho¸t ra

khái tuèc bin vµo b×nh ng­ng, ë ®©y h¬i n­íc nh¶ nhiÖt Q 2 cho n­íc lµm

m¸t vµ nã ng­ng tô ®¼ng ¸p thµnh n­íc. N­íc ng­ng sÏ ®­îc b¬m n­íc

®­a trë lªn lß h¬i. Qu¸ tr×nh trong b¬m lµ nÐn ®o¹n nhiÖt nhËn c«ng L2. qu¸

tr×nh x¶y ra liªn tôc chÊt m«i giíi thùc hiÖn c¸c qu¸ tr×nh biÕn ®æi liªn tôc vµ

khÐp kÝn chiÒu chuyÓn ®éng m«i chÊt theo chiÒu kim ®ång hå nªn chu tr×nh nµy gäi

lµ chu tr×nh thuËn chiÒu. KÕt qu¶ ®· biÕn mét phÇn nhiÖt cña nhiªn liÖu Q1 thµnh

c«ng L1. §ång thêi lu«n lu«n ph¶i th¶i nhiÖt Q2 vµo m«i tr­êng nh­ vËy nhiÖt ®é

Page 20: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

20

nhiªn liÖu ®­a vµo chu tr×nh lµ Q1, th¶i ra mÊt Q2 phÇn sö dông h÷u Ých ®Ó biÕn

thµnh c«ng lµ ct 1 2L Q Q

b. HiÖu suÊt nhiÖt cña chu tr×nh

§Ó ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ cña chu tr×nh ta dïng hiÖu suÊt nhiÖt.

2 ct

t

1 1

Q L1 1

Q Q

Chu tr×nh cã hiÖu suÊt nhiÖt cµng cao cµng tèt.

Chu trình nhiệt động của máy lạnh

a. Kh¸i niÖm vÒ m¸y l¹nh.

M¸y l¹nh lµ thiÕt bÞ tiªu tèn n¨ng l­îng (c«ng) ®Ó ®­a nhiÖt tõ nguån l¹nh

(cã nhiÖt ®é thÊp) ®Õn th¶i vµo m«i tr­êng (nguån nãng cã nhiÖt ®é cao). VÝ dô tñ

l¹nh cã nhiÖm vô ®­a nhiÖt tõ trong tñ ra nh¶ vµo m«i tr­êng cã vËy míi duy tr×

nhiÖt ®é thÊp trong tñ. M¸y ®iÒu hßa nhiÖt ®é cã nhiÖm vô ®­a nhiÖt tõ phßng ®iÒu

hßa cã nhiÖt ®é thÊp ®Õn giµn nãng nhiÖt ®é cao ®Ó th¶i vµo m«i tr­êng.

b. S¬ ®å nguyªn lý m¸y l¹nh

M¸y l¹nh gåm 4 bé phËn chñ yÕu trªn. Trong m¸y ta ®· n¹p ®Çy m«i chÊt

l¹nh. M¸y ho¹t ®éng nh­ sau;

M¸y nÐn nÐn h¬i m«i chÊt theo qu¸ tr×nh ®o¹n nhiÖt nhËn c«ng L ®­a m«i

chÊt tõ ¸p suÊt p1 nhiÖt ®é T1 lªn ¸p su¸t p2 nhiÖt ®é T2. H¬i m«i chÊt cã ¸p suÊt cao

p2, T2 ®­îc ®­a vµo giµn ng­ng. Trong giµn ng­ng h¬i m«i chÊt nh¶ nhiÖt Q1 cho

n­íc lµm m¸t hay kh«ng khÝ bªn ngoµi vµ nã ng­ng tô ®¼ng ¸p thµnh láng cã ¸p

suÊt p3 = p2 vµ nhiÖt ®é T3 < T2. M«i chÊt láng cã ¸p suÊt p3 nhiÖt ®é T3 qua van tiÕt

l­u thùc hiÖn qu¸ tr×nh tiÕt l­u lµm ¸p su¸t gi¶m ®Õn p4 nhiÖt ®é gi¶m ®Õn T4 vµ mét

phÇn láng hãa h¬i. Hçn hîp láng + h¬i nµy vµo buång l¹nh, m«i chÊt láng tiÕp tôc

hãa h¬i ®¼ng ¸p vµ nhËn nhiÖt Q2 trong buång l¹nh. H¬i m«i chÊt tho¸t ra khái giµn

hay h¬i sÏ ®­îc hót vµo m¸y nÐn vµ lÆp l¹i c¸c qu¸ tr×nh trªn. KÕt qu¶ lµ: ta tiªu tèn

c«ng L ë m¸y nÐn vµ ®­a ®­îc nhiÖt Q2 trong buång l¹nh ®Õn giµn nãng th¶i ra

ngoµi cho n­íc lµm m¸t hay kh«ng khÝ bªn ngoµi. Nh­ vËy ta duy tr× ®­îc nhiÖt ®é

Page 21: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

21

trong tñ l¹nh ë nhiÖt ®é thÊp so víi m«i tr­êng. Trong m¸y l¹nh chiÒu chuyÓn ®éng

cña m«i chÊt cã chiÒu ng­îc chiÒu kim ®ång hå (theo s¬ ®å nguyªn lý) nªn ta gäi

chu tr×nh nµy lµ chu tr×nh ng­îc chiÒu.

KÕt qu¶ ë m¸y l¹nh lµ tiªu tèn c«ng L nhËn nhiÖt Q2 ë buång l¹nh, nh¶ nhiÖt

Q1 ë giµn nãng vËy ta cã.

1 2Q Q L

c. HÖ sè lµm l¹nh

§Ó ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ cña chu tr×nh m¸y l¹nh ta dïng hÖ sè lµm l¹nh.

2Q

L

HÖ sè lµm l¹nh lu«n lu«n d­¬ng, cã thÓ lín h¬n 1 vµ thùc tÕ th­êng lín h¬n

1. Chu tr×nh cã hÖ sè lµm l¹nh cµng cao th× cµng tèt.

d. HÖ sè cÊp nhiÖt

Ng­êi ta cã thÓ sö dông m¸y l¹nh ®Ó cÊp nhiÖt. VÝ dô dïng m¸y ®iÒu hßa ®Ó

s­ëi Êm trong mïa ®«ng. M¸y l¹nh dïng ®Ó cÊp nhiÖt gäi lµ b¬m nhiÖt. B¬m nhiÖt

ng­êi ta sö dông nguån nãng Q1 vµ tiªu tèn c«ng L ®Ó ch¹y m¸y nÐn. §Ó ®¸nh gi¸

hiÖu qu¶ ta dïng hÖ sè cÊp nhiÖt

1Q +1>1L

HÖ sè cÊp nhiÖt cµng cao th× cµng tèt. HiÖn nay ng­êi ta chÕ t¹o nhiÒu m¸y

®iÒu hßa 2 chiÒu. VÒ mïa hÌ ta dïng ®Ó ®iÒu hßa lµm m¸t phßng. VÒ mïa ®«ng ta

dïng lµm b¬m nhiÖt ®Ó s­ëi Êm. Nh­ vËy chØ cÇn ®æi thø tù chuyÓn ®éng m«i chÊt

®Ó cho giµn l¹nh trong nhµ trë thµnh giµn nãng vµ ng­îc l¹i.

4.3. Chu trình máy lạnh hấ thụ

Cấu tạo: Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.

Page 22: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

22

Hình 1.5 mô tả nguyên lý cấu tạo của máy lạnh hấp thụ. Các thiệt bị ngưng tụ,

tiết lưu, bay hơi và các quá trình 2-3, 3-4, 4-1 giống như máy lạnh nén hơi.

Riêng máy nén nhiệt có các thiết bị bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi

và van tiết lưu dung dịch bố trí như hình 1.5. Ngoài môi chất lạnh trong hệ

thống còn có dung dịch hấp thụ làm nhiệm vụ đưa môi chất lạnh từ vị trí 1 đến

vị trí 2. Dung dịch sử dụng thường là amoniắc/nước và nước/litibromua.

Hoạt động: Dung dịch loãng trong bình hấp thụ có khả năng hấp thụ hơi môi

chất sinh ra ở bình bay hơi để trở thành dung dịch đậm đặc. Khi dung dịch trở

thành đậm đặc sẽ được bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi. Ở đây dung dịch

được gia nhiệt đến nhiệt độ cao (đối với dung dịch amoniắc/nước khoảng

Page 23: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

23

130°C) và hơi amoniắc sẽ thoát ra khỏi dung dịch đi vào bình ngưng tụ. Do

amoniắc thoát ra, dung dịch trở thành dung dịch loãng, đi qua van tiết lưu dung

dịch về bình hấp thụ tiếp tục chu kỳ mới. Ở đây, do vậy có hai vòng tuần hoàn

rõ rệt.

- Vòng tuần hoàn dung dịch : HT – BDD – SH – TLDD và trở lại HT

- Vòng tuần hoàn môi chất lạnh 1 – HT – BDD – SH – 2 – 3 – 4 – 1.

Trong thực tế và đối với từng loại cặp môi chất : amoniắc/nước hoặc

nước/litibromua cũng như vơi yêu cầu hồi nhiệt đặc biệt máy có cấu tạo khác

nhau.

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu khái niệm, các loại chất môi giới và các thông số trạng thái của

chất môi giới?

Câu 2: Hãy nêu khái niệm, các loại Hơi và các thông số trạng thái của hơi?

Câu 3: Hãy nêu khái niệm, các loại các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi, chu

trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c ơ n uy n củ hệ thốn ạnh

. H u ớc các th ph củ vật chất

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính

trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp:

+ Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ .

Page 24: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

24

BÀI 2

TRUYỀN NHIỆT

Mục tiêu:

- Trình bày được các khái niệm và định nghĩa về truyền nhiệt.

- Phân tích được quá trình trao đổi nhiệt đối lưu, trao đổi nhiệt bức xạ

- Trình bày được các quy luật truyền nhiệt

Nội dung chính:

1. Dẫn nhiệt

1.1. Các khái niệm và định ngh a

Là quá trình trao đổi nhiệt giữa các vật hay các phần của vật có nhiệt độ khác nhau

khi tiếp xúc trực tiếp với nhau.

Nhiệt chỉ truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp.

Hiện tượng dẫn nhiệt đơn thuần chỉ xảy ra trong chất rắn (Trạng thái tĩnh)

Nếu ta dùng mỏ hàn đốt nóng một thanh đồng (ở hình 1.17) thì trước hết đầu A sẽ

nóng lên sau đó nhiệt sẽ truyền từ A đến B bằng dẫn nhiệt.

Hình 1.17 Dẫn nhiệt từ đầu A đến đầu B của thanh kim loại.

1.2. Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách hẳng và vách trụ

Dẫn nhiệt qua vách hẳng:

a. Qu vách phẳn ột ớp.

ét sự truyền nhiệt qua một vách phẳng đồng chất có bề dày , có hệ số dẫn

Page 25: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

25

nhiệt . Bề mặt trái có nhiệt độ là t2 ( t1>t2). Theo nguyên lý truyền nhiệt sẽ có sự

truyền nhiệt từ bề mặt trái tới bề mặt phải xuyên qua vách.

– Mật độ dòng nhiệt theo định luật Furie:

R

t

R

ttttttq

212121.

b. Qu vách phẳn nh ều ớp :

ét sự truyền nhiệt qua 1 vách phẳng 3 lớp có chiều dày lần lượt là 1, 2, 3

và có hệ số dẫn nhiệt là 1 , 2, 3. Nhiệt độ tại các bề mặt vách là t1,t2,t3

3

3

2

2

1

1321

t

RRR

t

R

tq

Dẫn nhiệt qua vách trụ:

Thường gặp trong kỹ thuật lạnh là dẫn nhiệt qua các ống. Tuỳ thuộc vào nhiệt

độ bên trong hay bên ngoài, nhiệt độ nào cao hơn thì cò sự truyền nhiệt từ ngoài

vào trong hoặc từ trong ra ngoài.

a. Qu vách trụ ột ớp:

ét vách trụ đồng chất có bán kính trong r, bán kính ngoài R, nhiệt độ vách

trong t1, nhiệt độ vách ngoài t2, hệ số dẫn nhiệt và chiều daì ống là L. Theo DL

Furie ta có: Nhiệt lượng truyền qua 1m chiều dài ống :

tru

lR

t

r

R

ttq

ln2

121

b. Qu vách trụ 3 ớp:

ét sự truyền nhiệt qua 1 vách trụ 3 lớp có các hệ số dẫn nhiệt 1 , 2, 3.và

các bán kính r1, r2, r3,r4 nhiệt độ tại các vách t1, t2, t3, t4

1.3. Nhiệt trở của vách hẳng và vách trụ mỏng

Nhiệt trở là tỷ số giữa độ chênh lệch nhiệt độ ΔT và mật độ dòng nhiệt q :

Page 26: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

26

2. Trao đổi nhiệt đối lưu

2.1. Các khái niệm và định ngh a

Trao đổi nhiệt đối lưu hay toả nhiệt, là hiện tượng trao đổi nhiệt giữa một lớp chất

lưu (chất lỏng hoặc chất khí) chuyển động với bề mặt của 1 vách tiếp xúc. Hiện

tượng chất lưu chuyển động theo dòng tuần hoàn gọi là đối lưu.

2.2. Các nh n tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt đối lưu

a. N uy n nhân ây r chuy n ộn :

Chuyển động tự nhiên: ảy ra khi các phần của chất lỏng (khí) có khối lượng

riêng khác nhau, kèm theo sự chênh lệch về nhiệt độ của các vùng trong khối chất

lỏng đó gây nên.( GV lấy ví dụ thực tế minh họa).

Chuyển động cưỡng bức: ảy ra khi có 1 ngoại lực tác động vào khối chất

lỏng. Ví dụ : Bơm, quạt, máy nén vv……..

Quá trình trao đổi nhiệt khi chất lỏng chuyển động tự nhiên gọi là đối lưu tự nhiên

Quá trình trao đổi nhiệt khi chất lỏng chuyển động cưỡng bức gọi là đối lưu cưỡng

bức.

b. Chế ộ chuy n ộn củ chất ỏn

Chất lỏng hoặc khí thường có 2 chế độ chuyển động:

– Chảy tầng: ảy ra khi các phần tử của chất lỏng hoặc khí có tốc độ nhỏ và

hướng chuyển động của chúng gần như song song với vách ống.

– Chảy rối: ảy ra khi các phần tử của chất lỏng hoặc khí có tốc độ lớn và

hướng chuyển động của chúng không ngừng thay đổi

c. Các tính chất vật ý củ chất ỏn :

Trong kỹ thuật thường sử dụng nhiều loại chất lỏng khác nhau như: Nước,

dầu, Freon, NH3, không khí….vv….. Các loại chất lỏng khác nhau sẽ có các thông

số vật lý khác nhau, nên sự trao đổi nhiệt cũng khác nhau.. Những thông số ảnh

hưởng nhiều nhất tới quá trình đối lưu:

+ Hệ số dẫn nhiệt + Nhiệt dung riêng

+ Khối lượng riêng + Độ nhớt động học

+ Nhiệt độ chất lỏng và nhiệt độ bề mặt vách.

Page 27: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

27

d. Hình dán ích th ớc cách bố trí bề ặt tr ổ nh ệt:

Trong kỹ thuật lạnh, các yếu tố về hình dạng, kích thước, cách bố trí bề mặt

trao đổi nhiệt ảnh hưởng rất lớn trong sự trao đổi nhiệt đối lưu.

2.3. Một số hình thức trao đổi nhiệt đối lưu thư ng gặ

Gồm có đối lưu tự nhiên (dòng vật chất chuyển động nhờ nội năng trong chất lỏng,

khí) và đối lưu cưỡng bức (dòng chuyển động do ngoại lực tác dụng, ví dụ như quạt,

bơm v.v...)

Hình 2.1 – Đối lưu không khí

Hình 1.19 Đố u tự nh n

Hình 1.20 ố u cữn bức

1. dàn ạnh 2. quạt

2.4. Tỏa nhiệt khi sôi và khi ngưng hơi

Page 28: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

28

Quá trình tỏa nhiệt khi sôi: Là quá trình trao đổi nhiệt ở dàn lạnh khi đó môi

chất lạnh trao đổi nhiệt với sản phẩm làm lạnh.

Quá trình tỏa nhiệt khi ngưng: Là quá trình trao đổi nhiệt ở dàn ngưng (cục

nóng) khi đó môi chất lạnh trao đổi nhiệt với không khí hoặc chất xúc tác.

3. Trao đổi nhiệt bức xạ

3.1. Các khái niệm và định ngh a

Sự phát sinh và truyền bá những tia nhiệt trong không gian gọi là bức xạ

nhiệt.

Năng lượng tia nhiệt gọi là năng lượng bức xạ.

Tất cả các vật trong không gian đều phát ra năng lượng bức xạ và hấp thụ 1

phần năng lượng bức xạ từ vật khác.

Năng lượng bức xạ của vật còn phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối của nhiệt độ.

Khi nhiệt độ càng cao thì năng lượng bức xạ càng lớn.

Trong kỹ thuật chỉ quan tâm đến bức xạ nhiệt của những vật có nhiệt độ

>5000C

Tổn h p: trong thực tế, sự truyền nhiệt xảy ra sẽ kết hợp đồng thời giữa dẫn

nhiệt, đối lưu và bức xạ..người ta gọi là trao đổi nhiệt hỗn hợp.

3.2. Dòng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa các vật

Năng suất bức xạ nhiệt độ của một vật tỉ lệ bậc bốn với nhiệt độ tuyệt đối

E = C(T/100)

3.3. Bức xạ của mặt tr i (nắng)

Có thể coi mặt trời là một quả cầu lửa khổng lồ với đường kính trung bình

1,39.106

km và cách xa quả đất 150.106

km. Nhiệt độ bề mặt của mặt trời khoảng

6000O

K trong khi ở tâm đạt đến 8÷40.106 o

K

Tuỳ thuộc vào thời điểm trong năm mà khoảng cách từ mặt trời đến trái đất thay đổi,

mức thay đổi xê dịch trong khoảng +1,7% so với khoảng cách trung bình nói trên.

Do ảnh hưởng của bầu khí quyển lượng bức xạ mặt trời giảm đi khá nhiều. Có nhiều

yếu tố ảnh hưởng tới bức xạ mặt trời như mức độ nhiễm bụi, mây mù, thời điểm

trong ngày và trong năm , địa điểm nơi lắp đặt công trình, độ cao của công trình so

Page 29: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

29

với mặt nước biển, nhiệt độ đọng sương của không khí xung quanh và hướng của bề

mặt nhận bức xạ.

Nhiệt bức xạ được chia ra làm 3 thành phần

- Thành phần trực xạ - nhận nhiệt trực tiếp từ mặt trời

- Thành phần tán xạ - Nhiệt bức xạ chiếu lên các đối tượng xung quanh làm nóng

chúng và các vật đó bức xạ gián tiếp lên kết cấu

- Thành phần phản chiếu từ mặt đất.

4. Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt

4.1. Truyền nhiệt tổng hợ

Quá trình trao đổi nhiệt giữa các vật mà trong đó có sự tác động đồng thời của các

dạng trao đổi nhiệt cơ bản (dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ ) được gọi là quá trình trao đổi

nhiệt tổng hợp.

4.2. Truyền nhiệt qua vách

4.3. Truyền nhiệt qua vách hẳng và vách trụ

a. Vách phẳn ột ớp:

ét sự truyền nhiệt từ môi trường 1(MT1) sang môi trường 2(MT2). Môi

trường 1 có nhiệt độ tf1 và MT2 có nhiệt độ tf2, hệ số toả nhiệt MT1 và MT2 là 1 ,

2 , tấm phẳng cò bề dày và hệ số dẫn nhiệt . Sự dẫn nhiệt giữa MT1 sang MT2

như sau:

- Môi trường 1 truyền cho vách trái bằng đối lưu.

- Từ vách trái truyền cho vách phải bằng dẵn nhiệt .

- Vách phải truyền cho MT2 bằng đối lưu.

21

11

tq

b. Vách phẳn 3 ớp: t ơn tự t c :

22

2

1

1

1

11

tq

a. Vách trụ 1 ớp:

Page 30: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

30

22

1

211

1

ln2

11

d

d

dd

tql

Trong đó:

- d1 : đường kính trong

- d2 : đường kính ngoài

- 1 , 2: Hệ số toả nhiệt đối lưu trong và ngoài

b. Vách trụ 3 ớp:

24

3

43

2

3

2

1

21

11

1

ln2

1

ln2

1

ln2

11

d

d

d

d

d

d

dd

tql

4.4. Truyền nhiệt qua vách có cánh

4.5. Tăng cư ng truyền nhiệt và cách nhiệt

– Tăng diện tích bề mặt TĐN bằng cách làm cánh hoạc ghép thêm giàn

– Tăng chênh lệch nhiệt độ bằng cách giảm nhiệt độ của chất làm mát.

– Giảm chiều dày truyền nnhiệt , dùng những vật liệu có hệ số dẫn nhiệt lớn như

đồng, nhôm.

– Tăng cường sự toả nhiệt đối lưu bằng cách tạo đối lưu cưỡng bức bằng quạt,

bơm, tăng vận tốc, tăng sự nhiễu loạn, tạo bề mặt TĐN có rãnh hoạc sử dụng chất

giải nhiệt bằng nước hay không khí.

– Thường xuyên vệ sinh bề mặt TĐN nhằm tránh tạo ra lớp trở nhiệt.

4.6. Thiết bị trao đổi nhiệt

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu dẫn nhiệt là gì?

Câu 2: Hãy nêu trao đổi nhiệt đối lưu là gì?

Câu 3: Bức xạ nhiệt là gì?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 2

Nội dung:

Page 31: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

31

+ Về ến thức: H u c há n ệ và nh n h về truyền nh ệt,

. H u c quá trình tr ổ nh ệt ố u tr ổ nh ệt bức ạ

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính

trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ .

BÀI 3

KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT LẠNH

Mục tiêu:

Page 32: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

32

Trình bày được các khái niệm về kỹ thuật Nhiệt-Lạnh và các quá trình,

nguyên lý làm việc của máy lạnh và các quy luật truyền nhiệt nói chung.

Nội dung chính:

1. ngh a của kỹ thuật lạnh trong đ i sống và kỹ thuật.

Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi

trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau:

Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công

nghiệp rượu, bia, sinh học Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử

dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế

biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học,

đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế

tạo vật liệu, dụng cụ, thiết kế chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đời

sống vv... Ngày nay ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng

với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ

thuật vô cùng quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật của tất cả

các nước.

Ứng dụng trong ngành chế biến và bảo quản thực hẩm

Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hoá sinh trong thực phẩm bị ức chế. Trong phạm vi

nhiệt độ bình thường cứ giảm 10 0C thì tốc độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến 1/3

lần.

Nhiệt độ thấp tác dụng đến hoạt động của các men phân giải nhưng không tiêu diệt

được chúng. Nhiệt độ xuống dưới 00C, phần lớn hoạt động của enzim bị đình chỉ.

Tuy nhiên một số men như lipaza, trypsin, catalaza ở nhiệt độ -1910C cũng không

bị phá huỷ. Nhiệt độ càng thấp khả năng phân giải giảm, ví dụ men lipaza phân giải

mỡ.

Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản, hoạt động sống có thể độc lập với cơ

thể sống. Vì vậy khả năng chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật không bị chết khi

nước trong nó chưa đóng băng.

Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể sống.

Page 33: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

33

Vì vậy khả năng chịu lạnh kém hơn. Đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ giảm

xuống dưới 40C so với thân nhiệt bình thường của nó. Tế bào động vật chết là do

chủ yếu độ nhớt tăng và sự phân lớp của các chất tan trong cơ thể.

Một số loài động vật có khả năng tự điều chỉnh hoạt động sống khi nhiệt độ giảm,

cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức nhu cầu bình thường của điều kiện môi

trường trong một khoảng thời gian nhất định. Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống của

chúng phục hồi, điều này được ứng dụng trong vận chuyển động vật đặc biệt là thuỷ

sản ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuyển.

Để bảo quả thực phẩm người ta có thể thực hiện nhiều cách như: phơi, sấy khô,

đóng hộp và bảo quản lạnh. Tuy nhiên phương pháp bảo quả lạnh tỏ ra có ưu điểm

nổi bật vì:

- Hầu hết thực phẩm, nông sản đều thích hợp đối với phương pháp này.

- Việc thực hiện bảo quản nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp với tính chất mùa

vụ của nhiều loại thực phẩm nông sản.

- Bảo tồn tối đa các thuộc tính tự nhiên của thực phẩm, giữ gìn được hương vị, màu

sắc, các vi lượng và dinh dưỡng trong thực phẩm.

Các chế độ xử lý lạnh thực phẩm

Thực phẩm trước khi được đưa vào các kho lạnh bảo quản, cần được tiến hành xử lý

lạnh để hạ nhiệt độ thực phẩm từ nhiệt độ ban đầu sau khi đánh bắt, giết mổ xuống

nhiệt độ bảo quản.

Có hai chế độ xử lý lạnh sản phẩm là xử lý lạnh và xử lý lạnh đông:

- ử lý lạnh là làm lạnh các sản phẩm xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh yêu cầu.

Nhiệt độ bảo quản này phải nằm trên điểm đóng băng của sản phẩm. Đặc điểm là

sau khi xử lý lạnh, sản phẩm còn mềm, chưa bị hóa cứng do đóng băng.

- ử lý lạnh đông là kết đông (làm lạnh đông) các sản phẩm. Sản phẩm hoàn toàn

hóa cứng do hầu hết nước và dịch trong sản phẩm đã đóng thành băng. Nhiệt độ tâm

sản phẩm đạt -80C, nhiệt độ bề mặt đạt từ -180C đến -120C.

ử lý lạnh đông có hai phương pháp:

- Kết đông hai pha: thực phẩm nóng đầu tiên được làm lạnh từ 370C xuống khoảng

Page 34: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

34

40C sau đó đưa vào thiết bị kết đông để nhiệt độ tâm khối thực phẩm đạt -80C.

- Kết đông một pha: thực phẩm còn nóng được đưa ngay vào thiết bị kết đông để hạ

nhiệt độ tâm khối thực phẩm xuống đạt dưới -80C.

Kết đông một pha có nhiều ưu điểm hơn so với kết đông hai pha vì tổng thời gian

của quá trình giảm, tổn hao khối lượng do khô ngót giảm nhiều, chi phí lạnh và diện

tích buồng lạnh cũng giảm.

Đối với chế biến thịt thường sử dụng phương pháp 01 pha. Đối với hàng thuỷ sản

do phải qua khâu chế biến và tích trữ trong kho chờ đông nên thực tế diễn ra 2 pha.

Ứng dụng trong sản xuất bia, nước ngọt

Bia là sản phẩm thực phẩm, thuộc loại đồ uống độ cồn thấp, thu nhận được bằng

cách lên men rượu ở nhiệt độ thấp dịch đường (từ gạo, ngô, tiểu mạch, đại mạch

vv...), nước và hoa húp lông. Qui trình công nghệ sản xuất bia trải qua nhiều giai

đoạn cần phải tiến hành làm lạnh mới đảm bảo yêu cầu.

Ứng dụng trong công nghiệ hoá chất

Trong công nghiệp hoá chất như hoá lỏng các chất khí là sản phẩm của công

nghiệp hoá học như clo, amôniắc, cacbonnic, sunfuarơ, các loại chất đốt, các khí

sinh học vv...

Hoá lỏng và tách các chất khí từ không khí là một ngành công nghiệp hết sức

quan trọng, có ý nghĩa vô cùng to lớn với ngành luyện kim, chế tạo máy, y học,

ngành sản xuất chế tạo cơ khí, phân đạm, chất tải lạnh vv... Các loạt khí trơ như

nêôn, agôn vv... được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và sản xuất bóng đèn.

Việc sản xuất vải sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh được sự hỗ trợ tích cực của

kỹ thuật lạnh. Thí dụ trong quy trình sản xuất tơ nhân tạo người ta phải làm lạnh bể

quay tơ xuống nhiệt độ thấp đúng yêu cầu công nghệ thì chất lượng mới đảm bảo.

Cao su và các chất dẻo khi hạ nhiệt độ xuống thấp sẽ trở nên dòn và dễ vỡ như thuỷ

tinh. Nhờ đặc tính này người ta có thể chế tạo được cao su bột. Khi hoà trộn với bột

sắt để tạo nên cao su từ tính hoặc hoà trộn với phụ gia nào đó có thể đạt được độ

đồng đều rất cao.

Trong công nghiệp hoá chất cũng sử dụng lạnh rất nhiều trong các quy trình sản

Page 35: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

35

xuất khác nhau để tạo ra nhiệt độ lạnh thích hợp nhất cho từng hoá chất.

Ứng dụng trong điều hoà không khí

Ngày nay kỹ thuật điều hoà được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống và trong

công nghiệp. Khâu quan trọng nhất trong các hệ thống điều hoà không khí đó là hệ

thống lạnh .

Máy lạnh được sử dụng để xử lý nhiệt ẩm không khí trước khi cấp vào phòng.

Máy không chỉ được sử dụng để làm lạnh về mùa hè mà còn được đảo chiều để sưởi

ấm mùa đông.

Các hệ thống điều hoà trong công nghiệp:

Trong nhiều ngành công nghiệp để sản xuất ra các sản phẩm có chất lượng kỹ thuật

cao đòi hỏi phải duy trì nhiệt độ, độ ẩm trong một giới hạn nhất định. Ví dụ như

trong ngành cơ khí chính xác, thiết bị quang học, trong công nghiệp bánh kẹo, trong

ngành điện tử vv...

Trong các ngành công nghiệp nhẹ điều hoà không khí cũng được sử dụng nhiều

như trong công nghiệp dệt, công nghiệp thuốc lá vv...

Mỗi loại sản phẩm đòi hỏi sản xuất trong những điều kiện nhiệt độ, độ ẩm khác

nhau, Ví dụ như: - Kẹo sôcôla: 7 ÷ 80C; Kẹo cao su: 200C; Bảo quản rau quả :

100C; Đo lường chính xác: 20 ÷ 240C; Công nghiệp dệt: 20 ÷ 320C; Chế biến thực

phẩm: Nhiệt độ càng thấp càng tốt, khoảng 5÷100C.

Các hệ thống điều hoà không khí trong công nghiệp chủ yếu là các hệ thống công

suất lớn như kiểu VRV, máy điều hoà làm lạnh bằng nước và máy điều hoà trung

tâm.

Ứng dụng trong kỹ thuật đo và tự động

Áp suất bay hơi của một chất lỏng luôn phụ thuộc vào nhiệt độ vì vậy người ta

ứng dụng hiện tượng này trong các dụng cụ đo lường như đồng hồ áp suất, nhiệt kế,

trong các rơ le áp suất vv...

Hiệu ứng nhiệt điện phản ánh mối quan hệ của độ chênh nhiệt độ 2 đầu cặp nhiệt

với dòng điện chạy qua mạch cặp nhiệt điện. ứng dụng hiện tượng này người ta đã

tạo ra các dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất hoặc thiết bị điều khiển tự động.

Page 36: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

36

Ứng dụng trong thể thao

Trong một số bộ môn thi đấu trong nhà người ta duy trì nhiệt độ thấp để không

làm ảnh hưởng tới sức khoẻ và nâng cao thành tích của vận động viên. Trong hầu

hết các nhà thi đấu đều có trang bị các hệ thống điều hoà không khí.

Trong thể thao kỹ thuật lạnh được ứng dụng khá rộng rãi. Trong môn trượt băng

nghệ thuật, để tạo ra các sân băng người ta dùng hệ thống lạnh để tạo băng theo yêu

cầu.

Ứng dụng trong sấy thăng hoa

Vật sấy được làm lạnh xuống dưới -200C và được sấy bằng cách hút chân không.

Đây là một phương pháp hiện đại và không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản

phẩm. Vật phẩm hầu như được rút ẩm hoàn toàn khi sấy nên sản phẩm trở thành bột

bảo quản và vận chuyển dễ dàng. Giá thành sản phẩm cao nên người ta chỉ ứng

dụng để sấy các vật phẩm đặc biệt như các dược liệu quý hiếm, máu, các loại thuốc,

hócmôn.

Quá trình thực hiện theo tuần tự sau: đầu tiên người ta kết đông sản phẩm xuống

khoảng -200C, sau đó rút nước ra sản phẩm bằng cách thăng hoa các tinh thể nước

hoá đá trong sản phẩm nhờ hút chân không cao.

2.Các hương há làm lạnh nh n tạo.

Làm lạnh bằng quá trình biến đổi pha:

Trong quá trình biến đổi pha của vật chất có xảy ra hiện tượng tỏa nhiệt, thu

nhiệt. Trong kỹ thuật lạnh người ta sử dụng các hiện tượng này để làm lạnh là

tỏa nhiệt ngưng tụ ở dàn nóng và bay hơi làm lạnh ở dàn lạnh.

Làm lạnh bằng quá trình giản nở đoạn nhiệt:

Khi 1 chất lỏng hay 1 chất khí thực hiện 1 quá trình giản nở thì áp suất sẽ bị

giảm kèm theo hiện tượng giảm nhiệt độ.( trong điều kiện không có sự trao đổi

nhiệt với môi trường xung quanh). Ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển

ngành lạnh, người ta dùng xylanh giãn nở thay vì dùng van tiết lưu.

Làm lạnh bằng hiệu ứng tiết lưu:

Page 37: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

37

Khi 1 chất khí hoặc lỏng thực hiện quá trình tiết lưu bằng cách bị dẫn qua 1

cửa nghẽn hoặc 1 khe hở nhỏ thì áp suất và nhiệt độ sẽ bị giảm và có khả năng

sinh lạnh, người ta áp dụng hiệu ứng này để làm van tiết lưu hay cáp phục vụ

cho kỹ thuật lạnh.

Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy

Dẫn 1 dòng khí được nén lên áp suất cao đi vào 1 ống hình trụ theo phương tiếp

tuyến. Dòng khí chuyển động tạo thành dòng xoáy. Do có chuyển động xoáy bên

trong, ống sẽ phân làm 2 dòng, dòng phía ngoài chuyển động nhanh có nhiệt độ

cao, dòng phía trong chuyển động chậm có nhiệt độ thấp, điều này được giải

thích là do vận tốc ra cân bằng nên có xu hướng truyền năng lượng từ dòng trong

ra dòng ngoài.

Làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện:

Cho dòng điện 1 chiều đi qua 2 miếng kim loại đặt tiếp giáp nhau thì tại 2 bề mặt

tiếp giáp đó: 1 bề nóng lên và 1 bề lạnh đi. Trong công nghiệp ngày nay, người

ta dùng những tấm kim loại có hệ số dẫn nhiệt lớn và các chất bán dẫn thích hợp.

Làm lạnh bằng hiệu ứng từ:

Khi cho 1 vật đặt trong 1 từ trường được cắt nạp theo 1 chu kỳ nhất định thì vật

đó sẽ sinh lạnh

* Trong thực tế, hiệu ứng tiết lưu và quá trình biến đổi pha được áp dụng để

làm lạnh nhiều nhất.

– Đường song song với trục hoành : Đường đẳng nhiệt ( T = const )

– Trong vùng bảo hòa ẩm : Đường đẳng áp P = const trùng với đường đẳng

nhiệt nhưng khi ra vùng hơi quá nhiệt thì bị chếch lên trên.

– Đường lỏng bảo hòa có độ khô x = 0

– Đường hơi bảo hòa khô có độ khô x = 1

– Trong vùng bảo hòa ẩm, đường Enthanpy không đổi i = const gần như song

song với đường hơi bảo hòa khô.

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật?

Page 38: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

38

Câu 2: Hãy nêu các phương pháp làm lạnh nhân tạo?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 3

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c há n ệ về ỹ thuật Nh ệt-Lạnh và các quá trình

n uy n ý à v ệc củ áy ạnh và các quy uật truyền nh ệt n chun ,

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính

trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ .

Page 39: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

39

BÀI 4

MÔI CHẤT LẠNH VÀ CHẤT TẢI LẠNH

Mục tiêu:

-Trình bày được các kiến thức cơ sở về máy và hệ thống lạnh.

-Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thu

Nội dung chính:

1.Các môi chất và chất tải lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh

1. 1.Các môi chất lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh

a. N ớc. ( H2O )

Nước là chất tải lạnh tốt nhất, nhưng vì nhiệt độ đóng băng cao (0OC) cho

nên nước chỉ được sử dụng trong các thiết bị điều hòa không khí, bảo quản

lạnh rau quả, có yêu cầu làm lạnh ở nhiệt độ dương.

Ở t < 0oC, người ta thường dùng nước muối NaCl và CaCl2. Ngoài chất

lỏng ra còn có thể sử dụng không khí làm chất tải lạnh.

b. N ớc uố N C

Cách pha: Cứ 23 Kg muối pha với 77 lít nước

Điểm K gọi là điểm cùng tinh nghĩa là tại đó dung dịch nước muối

(NaCl) đông đặc hoàn toàn.

Với nồng độ 23,1% (18oBaumê kế) về trọng lượng NaCl trong dung dịch,

nhiệt độ điểm K sẽ đạt -21,2oC. Nếu nồng độ lớn hoặc bé hơn 23,1% thì

nhiệt độ đông đặc đều bị tiến về 00C.

Thông thường, nhiệt độ đông đặc của dung dịch nước muối thường sâu

hơn nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh trong dàn lạnh từ 5 – 8 oC. Như vậy các

hệ thống lạnh có yêu cầu làm lạnh với nhiệt độ từ -16oC đến 0

oC đều có thể

dùng nước muối NaCl làm chất tải lạnh.

c. N ớc uố C C 2

Cách pha: cứ 30 kg muối pha với 70 lít nước.

Page 40: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

40

Dung dịch nước muối CaCl2 là 1 chất ăn mòn kim loại rất mạnh cho nên

phải giữ độ PH từ 7 - 8,5 để giảm bớt sự ăn mòn.

1.2 Các chất tải lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh

“ Là môi chất trung gian, lấy nhiệt từ các vật thể cần làm lạnh, truyền lại cho

tác nhân lạnh. Chất tải lạnh còn gọi là môi chất lạnh thứ cấp để phân biệt với

môi chất lạnh sơ cấp là môi chất tuần hoàn trong máy lạnh”

Chất tải lạnh:

chất lỏng hay chất khí dùng trong các thiết bị lạnh làm chất trung gian, nhận

nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh để chuyển tải tới môi chất làm lạnh sôi trong

bình bốc hơi. CTL được sử dụng trong những trường hợp khó sử dụng trực tiếp

dàn bay hơi để làm lạnh sản phẩm; khi môi chất lạnh có tính độc hại và có ảnh

hưởng không tốt đến môi trường và sản phẩm bảo quản; khi có nhiều hộ tiêu

thụ lạnh hoặc ở xa nơi cung cấp lạnh. Yêu cầu đối với CTL: điểm đông đặc

phải thấp, độ nhớt không lớn, nhiệt dung và độ dẫn nhiệt cao, không độc hại, có

tính chống nổ, không ăn mòn thiết bị, vv. Thường CTL được dùng dưới dạng

dung dịch nước của các muối, vd. natri clorua NaCl (đối với nhiệt độ đến –

15 oC); magie clorua MgCl2(đến –27

oC); canxi clorua CaCl2 (đến –

45 oC). Trong các thiết bị nhiệt độ thấp, người ta dùng chất chống đông và

freon, vd. dung dịch nước propilenglicol (đến–47 oC), etilenglicol (đến –

60 oC); freon –30 (đến –90

oC); freon –11 (đến –100

oC). Đối với nhiệt độ trên

0 oC, nước là CTL lí tưởng thường được dùng trong việc điều hoà nhiệt độ

không khí. Tuy nhiên, các CTL thuộc họ CFC cloflorocacbon (fucan, vv.) có xu

thế bị thay thế bởi các chất khác vì có tác hại tới tầng ozon

2.Bài tậ về môi chất lạnh và chất tải lạnh

2.1.Bài tậ về môi chất lạnh .

2.2.Bài tậ về chất tải lạnh

Câu 1: Hãy nêu các môi chất và chất tải lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 4

Page 41: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

41

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c các ến thức cơ ở về áy và hệ thốn ạnh,

H u c Ý n h củ ỹ thuật ạnh tr n ốn và ỹ thuật

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc

tính trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n

n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc

n h ệ .

Page 42: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

42

BÀI 5

CÁC HỆ THỐNG LẠNH DÂN DỤNG

Mục tiêu:

-Trình bày được được nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh thông dụng.

-Phân tích được các sơ đồ hệ thống nén lạnh.

Nội dung chính:

1.Hệ thống lạnh với một cấ nén

1.1.Sơ đồ 1 cấ nén đơn giản.

Hình 5.1 Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản

1.2.Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút.

Page 43: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

43

Hình 5.2 Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút

1.3.Sơ đồ có quá lạnh lỏng và hồi nhiệt .

Hình 5.3 Sơ đồ có quá lạnh lỏng và hồi nhiệt

2.Sơ đồ 2 cấ nén có làm mát trung gian.

Hình 5.4 Sơ đồ 2 cấp nén có làm mát trung gian.

+ Ở lần nén thứ nhất, MN hút hơi ở áp suất P0 và nén lên áp PTG.

+ Ở lần nén thứ hai, MN hút hơi ở áp PTG va nén lên áp suất PK.

Hai cấp nén này có thể bố trí chung 1 MN hoặc bố trí 2 MN riêng biệt

Page 44: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

44

3.Các sơ đồ khác.

( pk, T

7 )

7

G2

G1

VTL1

TBBH

BTG

TBQL

LTG

TBQN

Hôi quaù nhieât ( Pk,T

k )Loûng ( P

k, T

k )

5

4

5''

Loûng

( Pk, T

ql )

5'

( pTG

, T5''

)

VTL2

6

( P0, T0

)

1

( P0, T0

)

1'

Hôi quaù nhieät( P0, T

qn )

XTA

XCA

Hôi BH khoâ

Hôi quaù nhieât ( Ptg

, ttg

)

23

3'

MNVTL

TBBH

TBNT

4.Bài tậ

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu các sơ đồ hệ thống lạnh với một cấp nén?

Page 45: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

45

Câu 2: Hãy nêu Sơ đồ 2 cấp nén có làm mát trung gian?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 5

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c n uy n ý à v ệc củ hệ thốn ạnh th n dụn

H u c các ơ hệ thốn nén ạnh.

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc

tính trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n

n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc

n h ệ .

Page 46: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

46

BÀI 6

MÁY NÉN LẠNH

Mục tiêu:

-Trình bày khái niệm về máy nén lạnh.

-Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy nén lạnh thông dụng

Nội dung chính:

1. Khái niệm

1.1. Vai trò của máy nén lạnh

Trong hệ thống lạnh, máy nén có công dụng:

- Hút hơi từ TBBH về, nhằm duy trì 1 áp suất bay hơi không đổi Po

trong TBBH.

- Nén hơi lên áp suất cao, nhiệt độ cao PKTK đẩy vào TBNT.

- Bảo đảm 1 lưu lượng môi chất tuần hoàn liên tục trong hệ thống

lạnh, phù hợp với phụ tải nhiệt của dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.

1.2. Ph n loại máy nén lạnh

Có nhiều cách phân loại máy nén như sau:

a. The cấu tạ

Máy nén piston, máy nén Rotor, máy nén xoắn ốc , máy nén tuabin, máy

nén trục vít, MN ly tâm.

b. The tác nhân ạnh

Máy nén Amoniac, máy nén Freon

c. The n n uất ạnh Qo và c n uất ầu trục N

– Máy nén nhỏ: Qo 8000 Kcal/h ; N 5 KW ( 7,5 HP )

– Máy nén trung bình: 8000 Kcal/h < Qo < 50 000 Kcal/h; và 5KW < N < 20

KW.

– Máy nén lớn: Qo 50 000 Kcal/h ; và N 20 KW.( thường từ 30 HP

trở lên)

Năng suất lạnh

Page 47: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

47

Là nhiệt lượng mà máy lạnh lấy được từ môi trường cần làm lạnh trong 1 đơn

vị thời gian.

Ký hiệu: Qo. Đơn vị: Kcal/h ; BTU/h.; Kw ; Tấn lạnh.

d. The nh ệt ộ b y hơ

– Khi To = +10oC -25

oC (máy nén 1 cấp)

– Khi To = -30oC -110

oC (máy nén 2 hay nhiều cấp)

e. The cách bố trí ắp ếp nh

– Máy nén có xilanh nằm ngang.

– Máy nén có xilanh thẳng đứng.

– Máy nén có xilanh chữ V, W………

f. The cách chuy n ộn củ hơ qu nh

– Máy nén trực lưu (Thuận dòng): Là MN có dòng hơi chuyển động không

đổi hướng trong xilanh.

– Máy nén không trựclưu ( Ngược dòng): Là MN có dòng hơi bị đổi hướng

trong xilanh.

g. The ố nh

– Máy nén có 1 xilanh

– Máy nén có nhiều xilanh

h. The ộ ín và h n n thá ráp

– Máy nén kín: Phần cơ và phần điện nằm chung trong 1 vỏ kín, khi sửa

chữa phải cưa vỏ máy..

– Máy nén nửa kín: Phần cơ và phần điện nằm chung trong vỏ máy nhưng

vẫn tháo ráp được.

– Máy nén hở: Phần cơ và phần điện độc lập với nhau. Tháo ráp dễ dàng.

Máy nén vận hành được phải nhờ 1động cơ điện kéo qua trung gian của

dây cuaroa.hay khớp nối.

i. The ố vòng quay

– Máy nén quay chậm: n < 550 vòng/phút.

- Máy nén quay nhanh: n 1500 vòng/ phút.

Page 48: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

48

2. Máy nén pittông

2.1. Máy nén lí tưởng một cấ nén (không có không gian thừa)

2.2. Cấu tạo và chuyển vận

Máy nén Piston sử dụng cơ cấu tay quay con trượt/ hoặc trục lệch tâm để

biến chuyển động quay thành động cơ tịnh tuyến của Piston

Khi Piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, áp suất trong lòng

xilanh giảm , tới một vị trí nào đó áp suất trong xilanh thấp hơn áp suất trong

khoang hút chênh lệch áp suất làm clapê hút mở ra, Piston tiếp tục đi xuống và

hút gaz vào xilanh. Khi Piston đến điểm chết dưới quá trình hút kết thúc

Theo quán tính Piston di chuyển ngược lại (điểm chết trên dưới lên điểm

chết trên) clapê hút đóng lại , hơi gaz được nén lên áp suất cao , tới một vị trí

nào đó áp suất trong lòng xilanh sẽ cao hơn áp suất của khoang đẩy , clapê đẩy

mở ra . Piston đi lên đẩy gaz ra khoang đẩy. Khi Piston lên tới điểm chết trên

quá trình nén kết thúc .Piston lại di chuyển xuống dưới tiếp tục chu trình

2.3. Các hành trình và đồ thị P-V

Page 49: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

49

Hình 6.1 Hành trình của máy nén 1 cấp

Khi van hút và van xả đóng tương đương với việc piston chuyển động bên phải

sang bên trái , lúc này không khí trong xilanh sẽ bị nén lại do thể tích công tác

của xilanh bị giảm đi và áp suất không khí trong xilanh tăng lên khi mà áp suất

của nó bằng với áp suất của cửa đẩy thì van đẩy sẽ mở ra và khí sẽ bị đẩy vào

khoang xả trong điều kiện đẳng áp, quá trình xả sẽ diễn ra cho đến khí piston

chuyển động đến vị trí cuối cùng bên trái.

Một lượng không khí nén còn xót lại trong xilanh sẽ tự dãn nở trong quá trình

piston chuyển động từ bên trái qua. Khi áp suất trong xi lanh bằng với áp suất

cửa hút thì van hút sẽ mở ra không khí lại được nạp vào, quá trình nạp sẽ vẫn

được tiếp tục cho đến khi piston chuyển động đến vị trí cuối cùng bên phải.

Như vậy quy trình hoạt động của may nen khi piston cấp 1 gồm 4 giai đoạn: hút

, nén, xả và dãn nở khí xòn sót lại trong xi lanh.

2.4. Máy nén có không gian thừa

Trạng thái hơi từ BTG sau khi được làm lạnh được máy nén cao áp hút về, nếu

vẫn còn là hơi quá nhiệt thì đó là làm lạnh trung gian không hoàn toàn.

2.5. Năng suất nén V khi có không gian thừa

2.6. Máy nén nhiều cấ có làm mát trung gian.

Page 50: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

50

Hình 6.2 Máy nén nhiều cấp có làm mát trung gian

2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Khí nén sơ cấp được chuyển sang buồng nén thứ cấp nén tiếp lần nữa và có áp

suất cao hơn ở sơ cấp. Ở buồng nén của mỗi cấp đều có 2 van 1 chiều.

2.8. Đồ thị P-V.

Hình 6.3 Giản đồ P-V

2.9. Tỉ số nén ở mỗi cấ .

2.10. Lợi ích của máy nén nhiều cấ

Do nhu cầu sử dụng khí nén có áp suất cao trong các ngành khai thác vì thế hệ

thống máy nén khí piston 1 cấp không còn phù hợp do đó đòi hỏi 1 hệ thống

gồm nhiều cấp nén và có hệ thống làm mát trung gian để đảm bảo cung cấp đủ

lượng khí mà vẫn đảm bảo nhiệt độ của máy không quá cao.

Đảm bảo được tỉ số tăng áp cao và đảm bảo bôi trơn tốt

Giảm được công tiêu thụ

Tăng hiệu số thể tích.

Đáp ứng được yêu cầu về khí và đảm bảo nhiệt độ an toàn cho máy

Áp suất cao hơn

Hiệu suất lớn hơn

2.11. Bài tậ tính toán máy nén iston

Page 51: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

51

3. Giới thiệu một số chủng loại máy nén khác

3.1. Máy nén rô to

Máy nén Roto (xoay tròn ) :

Hiện nay đang được phát triển mạnh , thường có công suất bé , sử dụng rộng

rãi trong máy điều hòa gia dụng và một số tủ lạnh cở lớn. Có 2 loại máy nén

Roto thường dùng là máy nén Roto lăn và máy nén Roto tấm trượt

a. Máy nén R t n:

Hình 6.2: Cấu tạo Máy nén Roto lăn:

Hoạt động : khi piston lăn trong xy lanh sẽ tồn tại hai khoang , khoang hút

sẽ tăng dần khoang đẩy sẽ nhỏ dần ,khi piston ở trên đỉnh thể tích khoang đẩy

sẽ bằng 0 thể tích khoang hút là lớn nhất .khi Piston lăn qua khỏi đỉnh xy lanh

thì lại bắt đầu quá trình nén , khoang đẩy và khoang hút lại xuất hiện

Ưu điểm :

- Lưu lượng hút đẩy lớn, kích thước và trọng lượng nhỏ

- Ít chi tiết chuyển động

- Có thể gắn trực tiếp MN và động cơ nên sự làm việc đơn giản.

Nhược điểm :

- Khó chế tạo do đòi hỏi chính xác cao

- Độ mài mòn của tấm trượt lớn

Page 52: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

52

- Khó bôi trơn

b. Máy nén R t tấ tr t :

Hình 6.3: Cấu tạo Máy nén Roto tấm trượt

Họat động:

Máy nén rotor quay có trục của rotor không trùng với trục xilanh, trên

rotor có xẻ rãnh để các tấm chắn trượt được. Khi rotor quay, dưới tác dụng

của lực ly tâm, các tấm chắn sẽ trượt theo rãnh ra ngoài và tựa vào mặt trong

của xilanh chia cắt khoảng trống giữa xilanh và rotor thành nhiều khoang

riêng biệt, phần trên có thể tích lớn nhất, phần dưới có thể tích nhỏ nhất. Hơi

từ ống hút được các tấm chắn hút vào và nén trong các khoang, rồi tiến đến

cửa đẩy vượt qua súpắp nén thoát ra ngoài.

3.2. Máy nén scroll (đ a xoắn)

Page 53: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

53

Hình 6.4: Cấu tạo Máy nén Máy nén scroll

1. Đầu đẩy; 2. Scroll quay; 3. Scroll cố định; 4. Khớp nối;5. Đầu hút;6. Trục

7. Động cơ

Máy nén xoắn ốc (scroll) gồm hai phần xoắn ốc acsimet. Một đĩa xoắn ở trạng

thái tĩnh, đĩa còn lại quay quanh đĩa xoắn cố định. Hai đĩa xoắn này được đặt ăn

khớp vào nhau tạo thành các túi dạng hình lưỡi liềm.

Trong quá trình nén, phần xoắn ốc tĩnh được giữ cố định và phần xoắn động di

chuyển trên trục chuyển động lệch tâm. Gas được dẫn vào khoảng trống do hai

đĩa xoắn tạo ra. Hai đĩa khép dần từng nấc và dần tiến vào tâm của hình xoắn

ốc, thể tích nhỏ dần tạo ra áp suất lớn, khi đến tâm thì gas đạt được áp suất đẩy

và được nén qua cổng đẩy ở tâm của scroll cố định. Các túi khí được nén đồng

thời và liên tiếp nên tạo ra sự liên tục, ổn định, hiệu quả và yên tĩnh trong quá

trình hoạt động.

3.3. Máy nén trục vít

Là loại máy nén có hai trục quay nằm song song với nhau có răng xoắn

hình xoắn ốc một trục một răn lồi (lỏm) một trục 56 răng lõm. Cả hai trục

được đặt trong một thân máy có cửa hút và cửa đẩy

Khi chuyển động giới hạn giũa hai răng sẽ giảm dần để thực hiện quá

trình nén. Hiện nay máy nén trục vít được sử dụng trong các hệ thống máy

lớn .

Ưu điểm:

- Nhỏ gọn , công suất lớn

- Tỉ số nén cao do không có khoảng chết.

- Độ kín rất cao.

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu vai trò và cách phân loại máy nén?

Câu 2: Hãy nêu cấu tạo, hoạt động của các loại máy nén?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 6

Nội dung:

Page 54: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

54

+ Về ến thức: H u c cấu tạ n uy n ý à v ệc củ áy nén ạnh th n

dụn

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính

trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ .

Page 55: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

55

BÀI 7

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG LẠNH

Mục tiêu:

-Nhận dạn c các th ết b tr n hệ thốn ạnh.

-Trình bày c chức n n củ các th ết b tr n hệ thốn ạnh

Nội dung chính:

1. Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu

1.1. Thiết bị ngưng tụ và thá giải nhiệt

TBNT được Lắp đặt liền kề sau máy nén.

1.2. Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh

Giải nhiệt cho hơi môi chất ở áp suất, nhiệt độ cao, ngưng tụ thành lỏng

cao áp.

Thải ra môi trường xung quanh 1 nhiệt lượng Qk mà hê thống lạnh đã lấy

được ở phòng lạnh.

Đôi khi trong TBNT cũng xảy ra sự quá lạnh lỏng môi chất.

TBNT cũng có nhiệm vụ như 1 bình chứa cao áp trong vài loại HTL tổ

hợp.

1.3. Các kiểu thiết bị ngưng tụ thư ng gặ

– Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí (Đối lưu cưỡng bức hay tự

nhiên)

– Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước (Đối lưu cưỡng bức)

– Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng không khí và nước.

1.4. Thá giải nhiệt

Tháp giải nhiệt là thiết bị dùng để làm mát nước tuần hoàn, giải nhiệt cho

MN và TBNT kiểu ống trùm nằm ngang

Nước có nhiệt độ môi trường từ bể nước (7) được bơm vào TBNT, giải

nhiệt cho hơi môi chất theo đường số 8, đi ra theo đường số 9 (Có to cao hơn lúc

vào từ 3 50C) lên dàn phun (4) tưới xuống. Không khí được quạt hút (1) hút

Page 56: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

56

theo cửa số 6 đi lên ngược chiều với nước chảy xuống qua khối đệm (5) làm hạ

nhiệt độ cho nước.

Tấm chắn (3) gạt các bụi nước nhằm làm giảm lượng hao hụt. Nước bổ sung

được cấp cho tháp theo đường (13) nhờ 1 van phao. Để thay nước tháp, dùng van

(12) xả nước cũ.

– Chú ý: Áp lực bơm nước tháp giải nhiệt từ 3 4 kg/cm2).

a. V trí.

Tháp giải nhiệt được lắp đặt ngoài trời, nơi thoáng mát, phải cao hơn

TBNT, có bệ móng bê tông cho bể nước, chân tháp, bơm nước có mái che.

Hình 7.1: Cấu tạo tháp giải nhiệt

Hình 7.1 – Tháp giải nhiệt

1.5. Thiết bị bay hơi

Là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để làm lạnh môi trường nào đó, nhờ vào sự

bay hơi ở nhiệt độ thấp của tác nhân lạnh trong ống trao đổi nhiệt.

1.6. Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh

Page 57: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

57

1.7. Các kiểu thiết bị bay hơi thư ng gặ

a. The tr n à ạnh

– Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng ….vd : (Nước, nước muối)

– Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí .

b. The cách vận ộn ( ự tr ổ nh ệt)

– Thiết bị bay hơi làm lạnh trực tiếp (Tác nhân lạnh sôi trong ống trao đổi

nhiệt)

– Thiết bị bay hơi gián tiếp (Chất tải lạnh chảy trong ống trao đổi nhiệt)

c. The cách ch án chỗ củ tác nhân

– Thiết bị bay hơi kiểu ngập

– Thiết bị bay hơi kiểu không ngập

2. Thiết bị tiết lưu (giảm á )

2.1. Giảm á bằng ống mao

Ga lạnh sau khi ngưng có áp suất cao và nhiệt độ gần bằng nhiệt độ môi trường.

Để ga có nhiệt độ thấp, người ta cho ga qua một ống có đường kính rất bé, gọi là

ống mao dẫn hoặc là ống capile. Ống mao dẫn nối dàn nóng và dàn lạnh. Khi đi

từ dàn nóng đến dàn lạnh qua ống mao dẫn ga sẽ giảm áp suất và nhiệt độ đến

nhiệt độ cần làm lạnh.

2.2. Van tiết lưu

Đối với các máy có năng suất lạnh lớn để giảm áp suát và nhiệt độ từ dàn

nóng đến dàn lạnh người ta dùng van tiết lưu. Van tiết lưu thực chất là van có tiết

diện rất nhỏ, khi ga lỏng lạnh qua đó, áp suất và nhiệt độ được giảm xuống. Để

điều chỉnh nhiệt độ, người ta có thể thay đổi tiết diện của van.

3. Các thiết bị tự động và bảo vệ của hệ thống lạnh

3.1. Tự động điều chỉnh năng suất lạnh

a. Dùng Thermostat

Page 58: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

58

Hình 7.2: Điều khiển tự động ngừng - chạy lại máy nén

Phương pháp này dựa vào tín hiệu nhiệt độ buồng lạnh. Khi nhiệt độ

buồng lạnh đạt yêu cầu, cơ cấu điều khiển tự động (Thermostat) sẽ tác động cắt

nguồn điều khiển làm cho MN ngừng chạy. khi nhiệt độ buồng lanh gia tăng,

Thermostat tác động MN chạy lại.

Nhược điểm của sơ đồ này là khi ngừng MN, tác nhân lạnh vẫn tiếp tục

vào dàn bay hơi (là nơi có nhiệt độ, áp suất thấp nhất), khi khởi động lại, máy

nén chạy nặng tải, dễ bị va đập thủy lực vì lỏng bị hút về máy nén.

i. Mạch điều khiển dùng Thermostat

Hình 7.3: Mạch ều h n dùn Ther t t

Để khắc phục hiện tượng quá tải khi MN khởi động lại, người ta lắp thêm

1 van điện từ trước van tiết lưu, khi thermostat cắt điện ngừng MN thì van điện

từ đóng lại ngừng cấp lỏng cho dàn lạnh.

ii. Mạch điện điều khiển dùng thermostat + van điện từ.

Page 59: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

59

Hình 7.4: Mạch điện điều khiển dùng thermostat + van điện từ

b. Dùn ther t t và re y thấp áp (LP)

Hình 7.5 : Điều khiển dùng thermostat và relay thấp áp (LP)

i. Hoạt động:

Khi buồng lạnh đạt yêu cầu, thermostat tác động ngắt điện van điện từ,

ngừng cấp lỏng cho DL, áp suất hút Po ở DL tuột dần (do không được cấp lỏng

nữa mà MN vẫn còn chạy). Khi Po xuống đến 1 giá trị cài đặt trên relay LP, relay

sẽ tác động ngừng MN.

Khi nhiệt độ phòng tăng, thermostat tác động van điện từ mở ra, cấp lỏng

cho dàn lạnh, áp suất Po tăng lên, relay LP tác động làm cho MN chạy lại.

ii. Mạch điện điều khiển tương ứng

Page 60: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

60

Hình 7.5: Mạch điện điều khiển dùng thermostat và relay thấp áp (LP)

Tự động giảm tải MN lúc khởi

động.

a. Dùng van Bypass

Phương pháp này thực hiện được

nhờ một van by pass (van tái tuần hoàn)

đưa 1 phần hơi từ đầu đẩy sang đầu hút

MN, lượng hơi này không tham gia vào quá trình làm lạnh.

Hình 7.6 : Van Bypass

Như vậy: Năng suất ngưng tụ (QK) sẽ bị giảm 1 lượng dẫn đến năng suất

lạnh (Qo) giảm theo, trở lực đầu đẩy giảm làm cho sự khởi động MN dễ dàng

thắng được áp lực ma sát tĩnh trong máy nén.

Phương pháp này được áp dụng cho MN dạng nửa kín, MN hở khởi động

2 tốc độ (/).

b. Mạch ều h n hở ộn / c t

Page 61: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

61

Hình 7.7: Mạch điều khiển khởi động / có giảm tải

Ở chế độ khởi động /, nếu bật công tắc sang AUTO, van by pass có

điện MN giảm tải. Khi động cơ chuyển sang chế độ , khởi động từ (D) có

điện ngắt tiếp điểm thường đóng làm van by pass mất điện MN chạy đúng

tải.

Trong trường hợp hệ thống lạnh bị ngập dịch, người công nhân phải mở

cưỡng bức van by pass ở chế độ MAN để giải quyết sự cố.

2.2.1. Dùng cơ cấu tải - giảm tải

a. Ý n h

Phương pháp này thường dùng cho MN piston hở bằng cách mở cưỡng

bức súpắp hút nhờ vào 1 cơ cấu tải - giảm tải, người ta sẽ vô hiệu hóa được 1 số

xilanh trong MN dẫn đến giảm công suất.

Tùy theo số xilanh phía thấp áp, người ta giảm công suất MN theo số bước

như sau

SỐ XILANH THẤP ÁP BƯỚC ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

6

4

2

3

2

1

Bảng 7.1: số bước giảm công suất MN

Việc điều khiển công suất được thực hiện bằng cách: Đo áp suất hút về

MN nhờ các relay thấp áp (LP) điều khiển tự động chu kỳ đóng mở của van điện

từ nối với piston chỉ huy trong cơ cấu giảm tải.

Page 62: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

62

svTB laøm maùt daàu

B

Daàu boâi trôn

Ñeán piston giaûm taûi

A

MAÙY NEÙN

A

Laù van huùt

AÙp suaát daàu

Loø xoCam giaûm taûi

Thanh giaûm taûi

C

B

Hình 7.8: Cơ cấu giảm tải

b. Mạch ều h n hở ộn Y/ c t

Hình 7.9: Mạch ều h n hở ộn Y/ c t

c. H ạt ộn :

Khi tmt cần làm lạnh giảm t0 giảmp0 giảm ph giảm máy cần

giảm tải.. Lúc này tiếp điểm của LPS sẽ đóng lại. Nếu điều chỉnh tự động ta cho

Page 63: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

63

cos về auto van điện từ SV có điện mở áp suất ở đầu A vào piston giảm tải

giảm xuống dưới tác dụng của lực lò xo piston sẽ bị đẩy từ phí trái qua làm

cam giảm tải quay 1 góc lá van hút bị ép chồi lên và máy làm việc ở chế độ

giảm tải.

Nếu sau thơì gian chạy giảm tải mà nhiệt độ môi trường cần làm lạnh

giảm xuống thì phải giảm tải các cặp xi lanh tiếp theo. Và ngược lại nếu tmt cần

làm lạnh tăng sẽ tác động tới LPS LPS mở ra van điện từ mất điện áp

suất dầu đầu A tăng lên Piston bị đẩy về phía trái cam giảm tải quay 1 góc

lá van hút làm việc bình thường trở lại

Phương pháp trên còn hỗ trợ khi khởi động máy nén: Ta bật sang vị trí

man khi khởi động MN

3.2. Các thiết bị bảo vệ chính

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu các thiết bị trong hệ thống lạnh, cấu tạo vai trò của từng thiết bị?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 7

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c chức n n củ các th ết b tr n hệ thốn ạnh

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính

trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ .

Page 64: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

64

BÀI 8

KHÔNG KHÍ ẨM

Mục tiêu:

-Trình bày c há n ệ về h n hí ẩ .

-G c các bà tập cơ b n về h n hí ẩ bằn Đ th I-d và d-t.

Nội dung chính:

1. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

1.1. Thành hần của không khí ẩm

Không khí được sử dụng trong kỹ thuật là 1 hỗn hợp gồm có không khí

khô và hơi nước.

Không khí khô là hỗn hợp của 1 số khí, trong đó thành phần chủ yếu là

Nitơ (78%) và Oxy (21%), còn lại 1% là 1 số chất khí như: CO2, khí tạp,

bụi vv… Các chất khí này có thành phần rất nhỏ nên ta xem như không khí

khô gồm Nitơ, Oxy. Đó là 2 thành phần chủ yếu của khí quyển. Nhưng

trong khí quyển còn có hơi nước vì thế được gọi là không khí ẩm.

(1.11)

Vì phân áp suất của hơi nước có trong hỗn hợp không khí rất thấp ( từ 5

đến 20mmHg ) nên ở nhiệt độ bình thường của khí quyển, hơi nước thường

có trạng thái là hơi quá nhiệt.

1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm

a. Độ ẩ tuyệt ố :

ét 1 khối không khí ẩm có thể tích là V(m3),trong đó có chứa Gh (kg)

hơi nước. Tỉ số giữa Gh và V kí hiệu h gọi là độ ẩm tuyệt đối.

h = V

Gh ( kg/m

3) (1.13)

b. Độ ẩ t ơn ố ():

Tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối lớn nhất mà không khí

ẩm có thể có được trong cùng trạng thái đó được gọi là độ ẩm tương đối.

Không khí ẩm = Không khí khô + Hơi nước

Page 65: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

65

Ký hiệu :

= h / h max ( % ) (1.14)

c. Độ chứ hơ (d):

Nếu G (kg) không khí ẩm có chứa Gh (kg) hơi nước và GK (kg) không

khí khô, thì tỷ số giữa Gh/GK được gọi là độ chứa hơi. Ký hiệu : d

)/( kgkkkgG

Gd

k

h (1.15)

d. Áp dụn Đ nh uật D t n:

Áp suất của không khí ẩm bằng tổng các áp suất riêng phần của các khí

thành phần trong không khí khô và hơi nước .

PKKA = PO2 + PN2 + PCO2…..+ Phơi nước (1.16)

2. Đồ thị I-d và d-t của không khí ẩm

2.1. Đồ thị I-dz

Đồ thị I-d biểu thị mối quan hệ của các đại lượng t, ϕ, I, d và pbh của không

khí ẩm . Đồ thị được giáo sư L.K.Ramzin (Nga) xây dựng năm 1918 và sau đó

được giáo sư Mollier (Đức) lập năm 1923. Nhờ đồ thị này ta có thể xác định

được tất cả các thông số còn lại của không khí ẩm khi biết 2 thông số bất kỳ .

Đồ thị I-d thường được các nước Đông Âu và Liên xô (cũ) sử dụng.

Đồ thị I-d được xây dựng ở áp suất khí quyển 745mmHg và 760mmHg.

Đồ thị gồm 2 trục I và d nghiêng với nhau một góc 135o

. Mục đích xây

dựng các trục nghiêng một góc 135o

là nhằm làm giãn khoảng cách giữa các

đường cong tham số để thuận lợi cho việc tra cứu.

Trên đồ thị này các đường I = const nghiêng với trục hoành một góc 135o

,

đường d = const là những đường thẳng đứng. Đối với đồ thị I-d được xây dựng

theo cách trên cho thấy các đường tham số hầu như chỉ nằm trên góc 1/4 thứ

nhất .Vì vậy, để hình vẽ được gọn người ta xoay trục d lại vuông góc với trục I

mà vẫn giữ nguyên các đường cong như đã biểu diễn, tuy nhiên khi tra cứu

entanpi I của không khí ta vẫn tra theo đường nghiêng với trục hoành một góc

Page 66: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

66

135o

.

Trên đồ thị I-d các đường đẳng nhiệt t=const là những đường thẳng chếch

lên trên , các đường ϕ = const là những đường cong lồi, càng lên trên khoảng

cách giữa chúng càng xa.

Các đường ϕ = const không cắt nhau và không đi qua gốc toạ độ. Đi từ trên

xuống dưới độ ẩm ϕ càng tăng. Đường cong ϕ =100% hay còn gọi là đường

bão hoà ngăn cách giữa 2 vùng : Vùng chưa bão hoà và vùng ngưng kết hay

còn gọi là vùng sương mù. Các điểm nằm trong vùng sương mù thường không

ổn định mà có xung hướng ngưng kết bớt hơi nước và chuyển về trạng thái

bão hoà .

Khi áp suất khí quyển thay đổi thì đồ thị I-d cũng thay đổi theo. Áp suất khí

quyển thay đổi trong khoảng 20mmHg thì sự thay đổi đó là không đáng kể.

Đồ thị I-d của không khí ẩm , xây dựng ở áp suất khí quyển Bo= 760mmHg.

Trên đồ thị này ở xung quanh còn có vẽ thêm các đường ε=const giúp cho tra

cứu các sơ đồ tuần hoàn không khí trong chương 4.

2.2. Đồ thị d-t

Đồ thị d-t được các nước Anh, Mỹ , Nhật, Úc ...vv sử dụng rất nhiều

Đồ thị d-t có 2 trục d và t vuông góc với nhau , còn các đường đẳng entanpi

I=const tạo thành gốc 135o

so với trục t. Các đường ϕ = const là những đường

cong tương tự như trên đồ thị I-d. Có thể coi đồ thị d-t là hình ảnh của đồ thị I-

d qua một gương phản chiếu.

Đồ thị d-t chính là đồ thị t-d khi xoay 90o

, được Carrrier xây dựng năm 1919

nên thường được gọi là đồ thị Carrier.

Trục tung là độ chứa hơi d (g/kg), bên cạnh là hệ số nhiệt hiện SHF (Sensible)

Trục hoành là nhiệt độ nhiệt kế khô t (o

C)

Trên đồ thị có các đường tham số

- Đường I=const tạo với trục hoành một góc 135o

. Các giá trị entanpi của

Page 67: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

67

không khí cho tbên cạnh đường ϕ=100%, đơn vị kJ/kg không khí khô

- Đường ϕ=const là những đường cong lõm, càng đi lên phía trên (d tăng) ϕ

càng lớn. Trên đường ϕ=100% là vùng sương mù.

- Đường thể tích riêng v = const là những đường thẳng nghiêng song song với

nhau, đơn vị m3

/kg không khí khô.

- Ngoài ra trên đồ thị còn có đường Ihc là đường hiệu chỉnh entanpi (sự sai lệch

giữa entanpi không khí bão hoà và chưa bão hoà)

3. Một số quá trình của không khí ẩm khi ĐHKK

3.1 Quá trình thay đổi trạng thái của không khí .

Quá trình thay đổi trạng thái của không khí ẩm từ trạng thái A (tA, ϕ

A) đến B

(tB, ϕ

B) được biểu thị bằng đoạn thẳng AB, mủi tên chỉ chiều quá trình gọi là

tia quá trình. Aϕ=100%dCIAIα45°DBBI

Hình 1.3 : Ý nghĩa hình học của ε

Đặt (IA

- IB)/(d

A-d

B) = ΔI/Δd =ε

AB gọi là hệ số góc tia của quá trình AB

Ta hãy xét ý nghĩa hình học của hệ số εAB

Ký hiệu góc giữa tia AB với đường nằm ngang là α. Ta có

ΔI = IB

- IA

= m.AD

Δd= dB

- dA = n.BC

Trong đó m, n là tỉ lệ xích của các trục toạ độ.

Từ đây ta có

εAB = ΔI/Δd = m.AD/n.BC

εAB = (tgα + tg45

o

).m/n = (tgα + 1).m/n

Như vậy trên trục toạ độ I-d có thể xác định tia AB thông qua giá trị εAB . Để

tiện cho việc sử dụng trên đồ thị ở ngoài biên người ta vẽ thêm các đường ε =

const . Các đường ε = const có các tính chất sau :

Page 68: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

68

- Hệ số góc tia ε phản ánh hướng của quá trình AB, mỗi quá trình ε có một

giá trị nhất định.

- Các đường ε có trị số như nhau thì song song với nhau.

- Tất cả các đường ε đều đi qua góc tọa độ (I=0 và d=0).

3.2 Quá trình hòa trộn hai dòng không khí.

Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta thường gặp các quá trình hòa trộn

2 dòng không khí ở các trạng thái khác nhau để đạt được một trạng thái cần

thiết. Quá trình này gọi là quá trình hoà trộn.

Giả sử hòa trộn một lượng không khí ở trạng thái A(IA, d

A) có khối lượng phần

khô là LA với một lượng không khí ở trạng thái B(I

B, d

B) có khối lượng phần

khô là LB và thu được một lượng không khí ở trạng thái C(I

C, d

C) có khối

lượng phần khô là LC. Ta xác định các thông số của trạng thái hoà trộn C.

H dIAIAIBICBdddACBCϕ=100%

- Cân bằng khối lượng

LC

=

(1-11)

(1-12) t

(1-13) (c) và trừ theo vế t

(IA

- IC).L

A = (I

C - I

B).L

(dA

- dC).L

A = (d

C - d

B).L

Từ biể BCBCCACAdddd− =−ddII− −I I I I − − AB BC C A BC C A LL d d I I =

− = −

này có cùng hệ số góc tia và chung điểm C nên ba điểm A, B, C thẳng hàng.

Điểm C nằm trên đoạn AB. - Theo ương trình đường thình 1.4 : Quá trình hoà

trộn trên đồ thị I-d Ta có các phương trình: LA + LB - Cân bằng ẩm dC.LC =

dA .LA + dB .LB - Cân bằng nhiệ IC.LC = IA .LA + IB .LB Thế (a) vào (b), a

có : B B hay : u thức này ta rút ra: - Phương trình (1-14) là các ph ẳng AC và

Page 69: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

69

BC, các đường thẳng phương trình (1-15) suy ra điểm C nằm trên AB và chia

đoạn AB theo tỷ lệ LB/LA (1-14) (1-15)

Thái C được xác định như sau : CCLL BBAACLdLdd..+= B B A A C L I L I I . .

+ = C C L L (1-16) (1-17) rạng t

4. Bài tậ về sử dụng đồ thị.

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu Các thông số trạng thái của không khí ẩm?

Câu 2: Hãy vẽ Đồ thị I-d và d-t của không khí ẩm?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 8

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c về h n hí ẩ

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc

tính trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n

n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc

n h ệ .

Page 70: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

70

Bài 9

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Mục tiêu:

-Trình bày được các khái niệm về kỹ thuật điều hoà không khí và các quá

trình, nguyên lý làm việc của hệ thống điều hoà không khí.

-Tính toán được phụ tải lạnh đơn giản..

Nội dung chính:

1. Khái niệm về thông gió và ĐHKK

1.1. Thông gió là gì

Là quá trình "thay đổi" hoặc thay thế không khí trong bất kỳ không gian nào để

cung cấp không khí chất lượng cao bên trong (tức là để kiểm soát nhiệt độ, bổ sung

oxy, hoặc loại bỏ hơi ẩm, mùi hôi, khói, hơi nóng, bụi, vi khuẩn trong không khí,

và carbon dioxide).

1.2. Khái niệm về ĐHKK

Điều hòa không khí hay điều hòa nhiệt độ là duy trì không khí trong phòng ổn

định về nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch, và thay đổi thành phần không khí và áp suất

không khí.

Điều hòa không khí cưỡng bức thông qua thiết bị làm lạnh hoặc làm nóng, quạt gió,

phun ẩm, hút ẩm làm khô, tạo khí ôxi, ion âm,...

1.3. Khái niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiết của công trình

2. Bài tậ về tính toán tải lạnh đơn giản.

3. Các hệ thống ĐHKK

3.1. Các kh u của hệ thống ĐHKK

Để thực hiện ĐHKK cần có nhiều thiết bị, các thiết bị có cùng chức năng hợp thành

một khâu. Hệ thống ĐHKK có nhiều khâu:

- Khâu xử lí không khí làm các nhiệm vụ như đã nói ở trên, gồm các thiết bị như

giàn lạnh (để làm lạnh và làm khô không khí), caloriphe (để sưởi ấm), giàn phun

(để tăng ẩm), lọc bụi và tiêu âm (để làm sạch không khí);

- Khâu vận chuyển và phân phối không khí làm nhiệm vụ đưa không khí đã xử lí tới

Page 71: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

71

các vị trí yêu cầu, thường gồm quạt gió lạnh, các miệng thổi, miệng hút và đường

ống gió (nhiều hệ thống không có ống gió);

- Khâu năng lượng gồm các thiết bị cấp lạnh, cấp nhiệt, cấp nước, điển hình là các

máy lạnh (gồm máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị tiết lưu, thiết bị bay hơi..., quạt

gió nóng cũng thuộc về bộ phận của máy lạnh). Có nhiều hệ thống ĐHKK lớn bố trí

riêng biệt các trạm lạnh, trạm cấp nước, lò hơi... thành các tổ hợp phức tạp chứ

không đơn giản như ở các máy điều hoà công suất bé vẫn bán tại các cửa hàng.

Trong điều kiện khí hậu Việt Nam, làm lạnh là một yêu cầu không thể thiếu của

ĐHKK (nhiều hệ thống chỉ duy nhất có cấp lạnh). Đa số máy ĐHKK đều có máy

lạnh đi kèm nên người ta hay hiểu sai, đồng nhất máy điều hoà không khí với máy

lạnh;

- Khâu đo lường và điều khiển tự động làm nhiệm vụ hiển thị các thông số trạng

thái của không khí (thường là nhiệt độ, độ ẩm) và điều khiển một cách tự động việc

duy trì các thông số đó. Với hệ thống ĐHKK tiện nghi thường chỉ tự động điều

chỉnh nhiệt độ, còn độ ẩm của không khí không được quan tâm (không hiển thị và

cũng không điều chỉnh tự động). Nhiều hệ thống ĐHKK công nghệ có hệ thống đo

lường và điều khiển tự động khá phức tạp. Các thiết bị tự động hoá hệ thống lạnh

(bao gồm cả thiết bị tự động bảo vệ hệ thống lạnh) nằm trong khâu năng lượng.

3.2. Ph n loại hệ thống ĐHKK

Phổ biến nhất :

- Theo mức độ quan trọng :

+ Hệ thống điều hòa không khí cấp I : Hệ thống điều hoà có khả năng duy trì

các thông số tính toán trong nhà với mọi phạm vi thông số ngoài trời.

+ Hệ thống điều hòa không khí cấp II : Hệ thống điều hoà có khả năng duy trì

các thông số tính toán trong nhà với sai số không qúa 200 giờ trong 1 năm.

+ Hệ thống điều hòa không khí cấp III : Hệ thống điều hoà có khả năng duy trì

các thông số tính toán trong nhà với sai số không qúa 400 giờ trong 1 năm.

Khái niệm về mức độ quan trọng mang tính tương đối và không rõ ràng. Chọn

mức độ quan trọng là theo yêu cầu của khách hàng và thực tế cụ thể của công trình.

Page 72: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

72

Tuy nhiên hầu hết các hệ thống điều hoà trên thực tế được chọn là hệ thống điều

hoà cấp III.

- Theo chức năng :

+ Hệ thống điều hoà cục bộ : Là hệ thống nhỏ chỉ điều hòa không khí trong một

không gian hẹp, thường là một phòng. Kiểu điều hoà cục bộ trên thực tế chủ yếu sử

dụng các máy điều hoà dạng cửa sổ , máy điều hoà kiểu rời (2 mãnh) và máy điều

hoà ghép.

+ Hệ thống điều hoà phân tán : Hệ thống điều hòa không khí mà khâu xử lý nhiệt

ẩm phân tán nhiều nơi. Có thể ví dụ hệ thống điều hoà không khí kiểu khuyếch tán

trên thực tế như hệ thống điều hoà kiểu VRV (Variable Refrigerant Volume), kiểu

làm lạnh bằng nước (Water chiller) hoặc kết hợp nhiều kiểu máy khác nhau trong 1

công trình.

+ Hệ thống điều hoà trung tâm : Hệ thống điều hoà trung tâm là hệ thống mà khâu

xử lý không khí thực hiện tại một trung tâm sau đó được dẫn theo hệ thống kênh

dẫn gió đến các hộ tiêu thụ. Hệ thống điều hoà trung tâm trên thực tế là máy điều

hoà dạng tủ, ở đó không khí được xử lý nhiệt ẩm tại tủ máy điều hoà rồi được dẫn

theo hệ thống kênh dẫn đến các phòng.

4. Các hương há và thiết bị xử lý không khí

4.1. Làm lạnh không khí

4.2. Sưởi ấm

4.3. Khử ẩm

4.4. Tăng ẩm

4.5. Lọc bụi và tiêu m

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu khái niệm về thông gió và ĐHKK? Các hệ thống ĐHKK?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 9

Nội dung:

+ Về ến thức: H u c các quá trình n uy n ý à v ệc củ hệ thốn ều h à

không khí.

Page 73: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

73

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính

trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ .

BÀI 10

HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ

Mục tiêu:

-Phân tích được hiện tượng trao đổi khí trong phòng.

Page 74: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

74

-Trình bày được chức năng của hệ thống vận chuyển khí.

Nội dung chính:

1. Trao đổi không khí trong hòng

1.1. Các dòng không khí tham gia trao đổi không khí trong hòng

1.2. Các hình thức cấ gió và thải gió

1.3. Các kiểu miệng cấ và miệng hồi

Miệng thổi và miệng hút có rất nhiều dạng khác nhau.

a) Theo hình dạng

- Miệng thổi tròn.

- Miệng thổi chữ nhật, vuông

- Miệng thổi dẹt

b) Theo cách phân phối gió

- Miệng thổi khuyếch tán

- Miệng thổi có cánh điều chỉnh đơn và đôi

- Miệng thổi kiểu lá sách

- Miệng thổi kiểu chắn mưa

- Miệng thổi có cánh cố định.

- Miệng thổi đục lổ

- Miệng thổi kiểu lưới

c) Theo vị trí lắp đặt

- Miệng thổi gắn trần.

- Miệng thổi gắn tường.

- Miệng thổi đặt nền, sàn.

d) Theo vật liệu

- Miệng thổi bằng thép

- Miệng thổi nhôm đúc.

- Miệng thổi nhựa.

2. Đư ng ống gió

2.1. Cấu trúc của hệ thống

Page 75: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

75

2.2. Các loại trở kháng thủy lực của đư ng ống

3. Quạt gió

3.1. Ph n loại quạt gió

Quạt ly t m

Quạt ly tâm được chia ra làm các loại sau

- Quạt ly tâm cánh cong về phía trước (forward Curve - FC)

- Quạt ly tâm cánh nghiêng về phía sau (Backward Inclined - BI)

- Quạt ly tâm cánh hướng kính (Radial Blade - RB)

- Quạt ly tâm dạng ống (Tubular Centrifugal - TC)

Quạt hướng trục : Có 3 loại chủ yếu :

- Quạt dọc trục kiểu chong chóng

- Dạng ống

- Có cánh hướng

3.2. Đư ng đặc tính của quạt và điểm làm việc trong mạng đư ng ống

* Đ th ặc tính: Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa cột áp H và lưu lượng V ứng với số

vòng quay n của guồng cánh của quạt gọi là th ặc tính củ quạt. Trên đồ thị đặc

tính người ta còn biểu thị các đường tham số khác như đường hiệu suất quạt ηq,

đường công suất quạt Nq.

* Đặc tính ạn n ốn : Mỗi một quạt ở một tốc độ quay nào đó đều có thể tạo

ra các cột áp Hq và lưu lượng V khác nhau ứng với tổng trở lực Δp dòng khí đi qua

Quan hệ Δp - V gọi là ặc tính ạn n ốn .

Trên đồ thị đặc tính điểm A được xác định bởi tốc độ làm việc của quạt và tổng trở

lực mạng đường ống gọi là à v ệc củ quạt.

Như vậy ở một tốc độ quay quạt có thể có nhiều chế độ làm việc khác nhau tùy

thuộc đặc tính mạng đường ồng. Do đó hiệu suất của quạt sẽ khác nhau và công suất

kéo đòi hỏi khác nhau. Nhiệm vụ của người thiết kế hệ thống đường ống là phải làm

sao với một lưu lượng V cho trước phải thiết kế đường ống sao cho đạt hiệu suất cao

nhất hoặc chí ít càng gần ηmax càng tốt.

4. Bài tậ về quạt gió và trở kháng đư ng ống

Page 76: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

76

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu cách phân loại miệng gió, miệng thổi?

Câu 2: Hãy nêu cách phân loại quạt gió?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 10

Nội dung:

+ Về ến thức: H u h ện t n tr ổ hí tr n phòn chức n n củ hệ thốn

vận chuy n hí

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính

trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ .

BÀI 11

CÁC PHẦN TỬ KHÁC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Mục tiêu:

-Nhận dạn c các th ết b tr n hệ thốn ều h à h ng khí.

Page 77: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

77

-Trình bày c chức n n củ các th ết b tr n hệ thốn ều h à h n hí.

Nội dung chính:

1. Kh u tự động điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong hòng

1.1. Tự động điều chỉnh nhiệt độ

- Khâu đo lường và điều khiển tự động làm nhiệm vụ hiển thị các thông số trạng thái

của không khí (thường là nhiệt độ, độ ẩm) và điều khiển một cách tự động việc duy

trì các thông số đó. Với hệ thống ĐHKK tiện nghi thường chỉ tự động điều chỉnh

nhiệt độ, còn độ ẩm của không khí không được quan tâm (không hiển thị và cũng

không điều chỉnh tự động). Nhiều hệ thống ĐHKK công nghệ có hệ thống đo lường

và điều khiển tự động khá phức tạp. Các thiết bị tự động hoá hệ thống lạnh (bao gồm

cả thiết bị tự động bảo vệ hệ thống lạnh) nằm trong khâu năng lượng.

1.2. Tự động điều chỉnh độ ẩm trong một số hệ thống ĐHKK công nghệ

2. Lọc bụi và tiêu m trong ĐHKK

2.1. Tác dụng của lọc bụi

Bụi là một trong các chất độc hại . Tác hại của bụi phụ thuộc vào các yếu tố : Kích cỡ

bụi, nồng độ bụi và nguồn gốc bụi.

- Nguồn gốc:

+ Hữu cơ : Do các sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm như thuốc lá, bông gỗ, các

sản phẩm nông sản, da, lông súc vật

+ Bụi vô cơ : Đất, đá, xi măng, amiăng, bụi kim loại

- Kích cỡ hạt: Bụi có kích cỡ càng bé tác hại càng lớn do khả năng xâm nhập sâu, tồn

tại trong không khí lâu và khó xử lý.

2.2. Tiếng ồn khi có ĐHKK- nguyên nh n và tác hại

Nguồn ồn gây ra cho không gian điều hòa có các nguồn gốc sau:

- Nguồn ồn do các động cơ quạt, động cơ, máy lạnh đặt trong phòng gây ra

- Nguồn ồn do khí động của dòng không khí .

- Nguồn ồn từ bên ngoài truyền vào phòng

+ Theo kết cấu xây dựng

+ Theo đường ống dẫn không khí

Page 78: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

78

+ Theo dòng không khí

+ Theo khe hở vào phòng

- Nguồn ồn do không khí ra miệng thổi

3 Cung cấ nước cho ĐHKK

3.1. Các sơ đồ cung cấ nước lạnh cho hệ thống Water Chiller

Hình 11.1 - Cung cấp nước lạnh cho hệ thống Water Chiller

3.2. Cung cấ nước cho các buồng hun

Page 79: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

79

Hình 11.2 - Cung cấp nước cho các buồng phun

CÂU HỎI BÀI TẬP:

Câu 1: Hãy nêu các phần tử khác trong hệ thống ĐHKK?

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 11

Nội dung: + Về ến thức: H u c chức n n củ các th ết b tr n hệ thốn ều h à

không khí.

+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính

trạn thá à v ệc củ hệ thốn n uất.

+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp

Phương pháp: + Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức tr v ết trắc n h ệ .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Võ Chí Chính - Hệ thống máy và thiết bị lạnh - N B Giáo Dục

[2] Võ Chí Chính - Giáo trình Điều hòa không khí và thông gió - N B Giáo Dục

Page 80: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí Chuyên ...

80