mở đầu. - Mặt đẳng nhiệt: Tại một thời điểm nào đó, tập hợp tất cả các điểm của vật có nhiệt độ nhƣ nhau ta đƣợc những mặt gọi là mặt đẳng nhiệt, hay nói cách khác mặt đẳng nhiệt chính là quỹ tích của các điểm có nhiệt độ nhƣ nhau tại một thời điểm nào đó. Bởi vì một điểm trong vật không thể tồn hai nhiệt độ do đó các mặt nhiệt độ không cắt nhau, nó chỉ cắt bề mặt vật hoặc khép kín bên trong vật. - Gradient nhiệt độ:Nhiệt độ trong vật chỉ thay đổi theo phƣơng cắt các mặt đẳng nhiệt, đồng thời sự biến thiên nhiệt độ trên một đơn vị độ dài theo phƣơng pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt là lớn nhất.
- Mật độ dòng nhiệt (q - W/m2): là lƣợng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt vuông góc với hƣớng truyền nhiệt trong một đơn vị thời gian. - Dòng nhiệt (Q – W): là lƣợng nhiệt truyền qua toàn bộ diện tích bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vị thời gian. - Hệ số dẫn nhiệt: Là nhiệt lƣợng truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng nhiệt trong một đơn vị thời gian khi grad(t) = 1 18 q t W/mK n Hệ số dẫn nhiệt đặc trƣng cho khả năng dẫn nhiệt của vật. Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Phụ thuộc vào bản chất của các chất rắn > lỏng > khí - Phụ thuộc vào nhiệt độ = o(1 + bt) o - hệ số dẫn nhiệt ở 0oC b - hệ số thực nghiệm * Tính chất của hệ số dẫn nhiệt: của kim loại nguyên chất và hầu hết chất lỏng (trừ nƣớc và Glyxerin) giảm khi t tăng Chất cách nhiệt và chất khí có tăng khi t tăng của vật liệu xây dựng còn phụ thuộc vào độ xốp và độ ẩm.
≤ 0,2 W/mK có thể làm chất cách nhiệt 2. Các phƣơng thức truyền nhiệt. - Dẫn nhiệt: là việc truyền năng lƣợng nhiệt giữa các phân tử lân cận trong một chất khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Nó luôn luôn diễn ra từ vùng nhiệt độ cao hơn tới vùng nhiệt độ thấp hơn.
- Trao đổi nhiệt đối lƣu: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa bề mặt vật rắn với chất lỏng hoặc chất khí chuyển động khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Trao đổi nhiệt đối lƣu luôn kèm theo dẫn nhiệt (nhƣng không đáng kể) vì luôn có sự tiếp xúc giữa các phần tử có nhiệt độ khác nhau. - Trao đổi nhiệt bức xạ: là quá trình trao đổi nhiệt đƣợc thực hiện bằng sóng điện từ. Tia nhiệt là tia bức xạ đƣợc các vật hấp thụ và biến thành nhiệt.
Quá trình phát sinh và truyền những tia nhiệt đƣợc gọi là quá trình bức xạ nhiệt. - Truyền nhiệt tổng hợp: Trong các phần trƣớc chúng ta đã nghiên cứu riêng lẻ qui luật của các phƣơng thức truyền nhiệt nhƣ dẫn nhiệt, đối lƣu và bức xạ. Thực tế có một số quá trình là sự kết hợp của hai hay cả ba phƣơng thức truyền nhiệt ở trên và có sự ảnh hƣởng tác động qua lại lẫn nhau. Trong tính toán thực tế thƣờng tính theo dạng ảnh hƣởng chính đối với quá trình, còn ảnh hƣởng của các dạng phụ khác có thể đƣa thêm vào hệ số hiệu chỉnh nào đó.
19 BÀI 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY LẠNH THÔNG DỤNG Mã bài: MĐ 30_02 Giới thiệu: Ở bài này giới thiệu khái quát cho chúng ta về các loại máy lạnh đƣợc sử dụng trong thực tiễn sản xuất cũng nhƣ đời sống để có đƣợc bức tranh chung về các loại máy lạnh này trong nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí; đồng thời xác định đƣợc sự ứng dụng thực tiễn của máy lạnh nén hơi là máy lạnh chủ yếu nghiên cứu vì tính đa dạng và tiện ích của nó. Mục tiêu: Trình bày đƣợc các kiến thức cơ bản về các loại máy lạnh thông dụng có ý nghĩa thực tế và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống. Nhận dạng đƣợc các loại máy lạnh, các thiết bị chính của máy lạnh nén hơi ở các hệ thống lạnh trong thực tế; Rèn luyện kỹ năng quan sát, ham học, ham hiểu biết, tƣ duy logic, kỷ luật học tập. Nội dung chính: 1.
Máy lạnh hấp thụ. Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý. Định nghĩa: Máy lạnh hấp thụ là máy lạnh sử dụng năng lƣợng dạng nhiệt để làm việc. Nó có các bộ phận ngƣng tụ, tiết lƣu, bay hơi nhƣ máy lạnh nén hơi.
Riêng máy nén cơ đƣợc thay bằng một hệ thống gồm: Bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và tiết lƣu dung dịch. 20 Hệ thống này chạy bằng nhiệt năng (nhƣ hơi nƣớc, bộ đốt nóng) thực hiện chức năng nhƣ máy nén cơ là “hút” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi “nén” lên áp suất cao đẩy vào thiết bị ngƣng tụ nên đƣợc gọi là máy nén nhiệt. Sơ đồ nguyên lý: QK 3 2 1 SH NT QH PK TL TLDD BDD P0 BH HT QA 1 4 Q0 Hình 2. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ 1.
Nguyên lý làm việc và ứng dụng. - Nguyên lý làm việc: Ngoài môi chất lạnh, trong hệ thống còn có dung dịch hấp thụ làm nhiệm vụ đƣa môi chất lạnh từ vị trí 1 đến vị trí 2. Dung dịch sử dụng thƣờng là Amoniac/ nƣớc và nƣớc/ litibromua. 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 đƣợc bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi. Ở đây dung dịch đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ cao (đối với dung dịch amoniac/nƣớc khoảng 1300C) và hơi amoniac sẽ thoát ra khỏi dung dịch đi vào bình ngƣng tụ. Do amoniac thoát ra, dung dịch trở thành loãng, đi qua van tiết lƣu dung dịch về bình hấp thụ tiếp tục chu trình mới. Do vậy ở đây 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.
- ứng dụng: Ứng dụng rộng rãi trong các xí nghiệp có nhiệt thải dạng hơi hoặc nƣớc nóng. Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý. - Định nghĩa: Máy lạnh nén hơi là loại máy lạnh có máy nén cơ để hút hơi môi chất có áp suất thấp và nhiệt độ thấp ở thiết bị bay hơi và nén lên áp suất cao và nhiệt độ cao đẩy vào thiết bị ngƣng tụ. Môi chất lạnh trong máy lạnh nén 21 hơi có biến đổi pha (bay hơi ở thiết bị bay hơi và ngƣng tụ ở thiết bị ngƣng tụ) trong chu trình máy lạnh.
- Sơ đồ nguyên lý: QK 3 2 1 NT PK , tK Phía cao áp MN TL P0 , t0 Phía hạ áp L BH 1 4 Q0 Hình 2. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén hơi 2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng. Trong thiết bị bay hơi, môi chất lạnh lỏng sôi ở áp suất thấp (P0) và nhiệt độ thấp (t0) do thu nhiệt của môi trƣờng cần làm lạnh, sau đó đƣợc máy nén hút về và nén lên áp suất cao (PK), nhiệt độ cao (tK), đó là quá trình nén đoạn nhiệt 1 – 2.
Hơi môi chất có áp suất cao và nhiệt độ cao đƣợc máy nén đẩy vào thiết bị ngƣng tụ. Tại đây hơi môi chất thải nhiệt (QK) cho môi trƣờng làm mát và ngƣng tụ lại, đó là quá trình ngƣng tụ 2 – 3 môi chất biến đổi pha. Lỏng môi chất có áp suất cao, nhiệt độ cao qua van tiết lƣu sẽ hạ áp suất thấp (P0) và nhiệt độ thấp (t0) đi vào thiết bị bay hơi, đó là quá trình tiết lƣu 3 – 4. Lỏng môi chất có áp suất thấp (P0) và nhiệt độ thấp (t0) ở thiết bị bay hơi thu nhiệt (Q0) của môi trƣờng cần làm lạnh sôi lên và bay hơi tạo ra hiệu ứng lạnh, đó là quá trình bay hơi 4 – 1.
* Ứng dụng: Máy lạnh nén hơi đƣợc ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành kinh tế. Các loại máy lạnh khác. Máy lạnh nén khí. - Định nghĩa: Là loại máy lạnh có máy nén cơ nhƣng môi chất dùng trong chu trình luôn ở thể khí, không thay đổi trạng thái.
Máy lạnh nén khí có hoặc không có máy dãn nở. - Sơ đồ nguyên lý: 22 qm 3 2 Bình làm mát Máy dãn Máy Nn nở Ndn nén Buồng lạnh 1 4 q0 Hình 2. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén khí - Nguyên lý làm việc, ứng dụng: Máy nén và máy dãn nở thƣờng là kiểu turbin, lắp trên một trục. Cần tiêu tốn một công nén Nn để hút khí từ buồng lạnh 1 nén lên áp suất cao và nhiệt độ cao ở trạng thái 2 sau đó đƣa vào làm mát nhờ thải nhiệt cho nƣớc làm mát.
Sau khi đã làm mát khí nén đƣợc đƣa vào máy dãn nở và đƣợc dãn nở xuống áp suất thấp và nhiệt độ thấp rồi đƣợc phun vào buồng lạnh. Quá trình dãn nở trong máy dãn nở có sinh ngoại công có ích. Sau khi thu nhiệt của môi trƣờng cần làm lạnh, khí lại đƣợc hút về máy nén tiếp tục chu trình lạnh. - Ứng dụng: Máy lạnh nén khí đƣợc sử dụng hạn chế trong một số công trình điều hòa không khí, nhƣng đƣợc sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật lạnh sâu cryo dùng để hóa lỏng khí.
Định nghĩa: Máy lạnh ejectơ là máy lạnh mà quá trình nén hơi môi chất lạnh từ áp suất thấp lên áp suất cao đƣợc thực hiện nhờ ejectơ. Giống nhƣ máy 23 lạnh hấp thụ, máy nén kiểu ejectơ cũng là kiểu “máy nén nhiệt”, sử dụng động năng của dòng hơi để nén dòng môi chất lạnh. - Sơ đồ nguyên lý: eject ơ Bìn h bay hơi Lò hơi Bình Van ngƣng tiết lƣu tụ Bơ mm Hình 2. Sơ đồ nguyên lý của máy lạnh ejectơ hơi nước - Nguyên lý làm việc, ứng dụng: Hơi có áp suất cao và nhiệt độ cao sinh ra ở lò hơi đƣợc dẫn vào ejectơ.
Trong ống phun, thế năng của hơi biến thành động năng và tốc độ chuyển động của hơi tăng lên cuốn theo hơi lạnh sinh ra ở bình bay hơi. Hỗn hợp của hơi công tác (hơi nóng) và hơi lạnh đi vào ống tăng áp, ở đây áp suất hỗn hợp tăng lên do tốc độ hơi giảm. Hỗn hợp hơi đƣợc đẩy vào bình ngƣng tụ. Từ bình ngƣng tụ, nƣớc ngƣng đƣợc chia làm hai đƣờng, phần lớn đƣợc bơm nén về lò hơi còn một phần nhỏ đƣợc tiết lƣu trở lại bình bay hơi để bay hơi làm lạnh chất tải lạnh là nƣớc.