Giáo Trình Kỹ Thuật Lạnh Ngành Điện Công Nghiệp Cao Đẳng Trường Cao Đẳng Dầu Khí

Giáo trình kỹ thuật lạnh cho ngành điện công nghiệp tại trường cao đẳng dầu khí, cung cấp kiến thức và kỹ năng chuyên sâu cho sinh viên.

• Tác giả: Nguyễn Lê Cương
• Trường học: Trường Cao Đẳng Dầu Khí
• Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp
• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Lạnh Ngành Điện Công Nghiệp Cao Đẳng
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. BÀI 1: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT VÀ TRUYỀN NHIỆT
• 1.1. NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT
• 1.1.1. Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới
• 1.1.2. Hơi và các thông số trạng thái của hơi
• 1.1.3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi
• 1.1.4. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt
• 1.1.5. Trao đổi nhiệt đối lưu
• 1.1.6. Trao đổi nhiệt bức xạ
• 1.1.7. Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt
• 2. BÀI 2: CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH
• 2.1. KHÁI NIỆM CHUNG
• 2.2. Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật
• 2.3. Các phương pháp làm lạnh nhân tạo
• 2.4. Môi chất lạnh và chất tải lạnh
• 2.4.1. Môi chất lạnh
• 2.4.2. Dầu bôi trơn
• 2.5. Các hệ thống lạnh thông dụng
• 2.5.1. Hệ thống lạnh với 1 cấp nén
• 2.5.2. Sơ đồ 2 cấp có làm mát trung gian
• 2.5.3. Giới thiệu một số chủng loại máy nén khác
• 2.6. Giới thiệu chung về các thiết bị khác của hệ thống lạnh
• 2.6.1. Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu
• 2.6.2. Các thiết bị tự động và bảo vệ của hệ thống lạnh
• 3. BÀI 3: KỸ THUẬT LẮP ĐẶT, SỬA CHỮA VÀ VẬN HÀNH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
• 3.1. Không khí ẩm
• 3.2. Các thông số vật lý của không khí ẩm
• 3.3. Một số quá trình của không khí ẩm khi ĐHKK
• 3.4. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
• 3.4.1. Khái niệm về thông gió và ĐHKK
• 3.5. Bài tập về tính toán tải lạnh đơn giản
• 3.6. Các hệ thống ĐHKK
• 3.7. Các phương pháp và thiết bị xử lý không khí
• 3.8. HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN KHÔNG KHÍ
• 3.8.1. Trao đổi không khí trong phòng
• 3.8.2. Hệ thống đường ống gió
• 3.8.3. Lọc bụi và tiêu âm trong điều hòa không khí
• 3.9. Chuẩn đoán và khắc phục một số lỗi hư hỏng thường gặp của máy lạnh
• 3.9.1. Máy lạnh mất nguồn
• 3.9.2. Remote bấm không có tác dụng
• 3.9.3. Gió thổi ra khỏi dàn lạnh có mùi hôi
• 3.9.4. Dàn lạnh bị chảy nước, vỏ dàn lạnh bị đọng sương, gió thổi ra ở dạng sương hoặc thổi ra giọt nước, dàn lạnh bị đóng tuyết
• 3.9.5. Máy không lạnh hoặc lúc lạnh lúc không
• 3.9.6. Board điều khiển trên dàn lạnh hư
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Kỹ Thuật Lạnh Ngành Điện Công Nghiệp

Giáo trình Kỹ thuật lạnh ngành điện công nghiệp cao đẳng là tài liệu quan trọng, cung cấp kiến thức nền tảng cho sinh viên. Nội dung giáo trình bao gồm các khái niệm cơ bản về kỹ thuật lạnh, hệ thống lạnh và điều hòa không khí. Mục tiêu chính của giáo trình là giúp sinh viên nắm vững lý thuyết và thực hành trong lĩnh vực này.

1.1. Mục tiêu và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình được biên soạn nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về kỹ thuật lạnh, bao gồm các khái niệm về môi chất lạnh, hệ thống lạnh và nguyên lý hoạt động của máy lạnh.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này chủ yếu dành cho sinh viên ngành điện công nghiệp, những người đang theo học tại các trường cao đẳng và trung cấp nghề.

II. Thách thức trong việc giảng dạy Kỹ Thuật Lạnh

Việc giảng dạy kỹ thuật lạnh gặp nhiều thách thức, từ việc cập nhật công nghệ mới đến việc đảm bảo sinh viên nắm vững lý thuyết và thực hành. Các giảng viên cần phải có phương pháp giảng dạy hiệu quả để truyền đạt kiến thức cho sinh viên.

2.1. Cập nhật công nghệ mới trong giảng dạy

Công nghệ lạnh đang phát triển nhanh chóng, do đó giáo viên cần thường xuyên cập nhật kiến thức mới để giảng dạy hiệu quả.

2.2. Đảm bảo sinh viên nắm vững lý thuyết

Sinh viên cần được trang bị kiến thức lý thuyết vững chắc để có thể áp dụng vào thực tiễn, từ đó nâng cao khả năng làm việc sau khi tốt nghiệp.

III. Phương pháp giảng dạy hiệu quả trong Kỹ Thuật Lạnh

Để nâng cao chất lượng giảng dạy, các phương pháp giảng dạy tích cực cần được áp dụng. Việc kết hợp lý thuyết và thực hành sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các khái niệm trong kỹ thuật lạnh.

3.1. Sử dụng mô hình thực hành

Việc sử dụng mô hình thực hành giúp sinh viên có cơ hội trải nghiệm thực tế, từ đó hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của các thiết bị lạnh.

3.2. Tích hợp công nghệ thông tin trong giảng dạy

Sử dụng công nghệ thông tin trong giảng dạy sẽ giúp sinh viên tiếp cận kiến thức một cách dễ dàng và hiệu quả hơn.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Kỹ Thuật Lạnh trong ngành Điện Công Nghiệp

Kỹ thuật lạnh có nhiều ứng dụng trong ngành điện công nghiệp, từ việc bảo quản thực phẩm đến điều hòa không khí trong các tòa nhà. Những ứng dụng này không chỉ giúp nâng cao chất lượng cuộc sống mà còn tiết kiệm năng lượng.

4.1. Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm

Hệ thống lạnh được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm để bảo quản và vận chuyển hàng hóa, đảm bảo chất lượng sản phẩm.

4.2. Ứng dụng trong điều hòa không khí

Kỹ thuật lạnh đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa không khí, giúp tạo ra môi trường sống và làm việc thoải mái cho con người.

V. Kết luận và tương lai của Kỹ Thuật Lạnh

Kỹ thuật lạnh sẽ tiếp tục phát triển và đóng vai trò quan trọng trong ngành điện công nghiệp. Việc đào tạo và cập nhật kiến thức cho sinh viên là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu thị trường.

5.1. Tương lai của ngành Kỹ Thuật Lạnh

Ngành kỹ thuật lạnh sẽ ngày càng phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ mới, từ đó tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho sinh viên.

5.2. Vai trò của giáo dục trong phát triển ngành

Giáo dục đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành kỹ thuật lạnh, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình mô đun Kỹ thuật lạnh (Mã mô đun: ELEI54123) là tài liệu đào tạo chuyên môn thuộc chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp trình độ Cao đẳng, được ban hành theo Quyết định số 215/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 của Trường Cao đẳng Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam). Công trình do tập thể giảng viên Trường Cao đẳng Dầu khí biên soạn tại Bà Rịa – Vũng Tàu, bao gồm ThS. Nguyễn Lê Cương (Chủ biên), Ninh Trọng Tuấn và Nguyễn Xuân Thịnh.

Về vị trí trong chương trình đào tạo, mô đun Kỹ thuật lạnh là mô đun chuyên môn nghề bắt buộc/tự chọn thuộc nhóm môn học và mô đun chuyên môn ngành nghề (nhóm II.2), với khối lượng học tập 4 tín chỉ, tương đương tổng thời lượng 90 giờ (trong đó có 28 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập và 4 giờ kiểm tra định kỳ).

Mục tiêu học tập (learning outcomes) của giáo trình được xác định cụ thể trên ba phương diện:

• Kiến thức: Cung cấp kiến thức cơ sở về nhiệt động kỹ thuật, truyền nhiệt, chất môi giới lạnh, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy lạnh, bơm nhiệt cũng như cấu trúc các hệ thống lạnh và điều hòa không khí dân dụng, công nghiệp.
• Kỹ năng: Rèn luyện kỹ năng tra cứu bảng thông số trạng thái môi chất, sử dụng đồ thị nhiệt động ($T-s, i-s, I-d, t-d$), chuyển đổi đơn vị đo, tính toán chu trình lạnh và tải nhiệt đơn giản; thực hiện thành thạo quy trình lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa các dòng máy lạnh dân dụng và thương mại.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành tác phong công nghiệp cẩn thận, chính xác, tuân thủ nghiêm ngặt các quy chuẩn an toàn lao động và tiết kiệm năng lượng.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo mô hình tích hợp lý thuyết gắn liền với thực hành ứng dụng, phân bổ nội dung qua 3 bài học logic: Bài 1 thiết lập nền tảng lý thuyết nhiệt và truyền nhiệt; Bài 2 phân tích thiết bị và hệ thống kỹ thuật lạnh; Bài 3 đi sâu vào thực hành lắp đặt, vận hành và sửa chữa điều hòa không khí. Điểm đặc sắc của tài liệu là việc kết hợp chặt chẽ giữa kỹ thuật nhiệt - lạnh với mạch điều khiển điện và thiết bị bảo vệ chuyên dụng trong nghề Điện công nghiệp.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được cấu trúc thành 3 bài học chuyên đề có tính liên kết chặt chẽ:

• Bài 1: Cơ sở nhiệt động kỹ thuật và truyền nhiệt (Thời lượng: 10 giờ lý thuyết)

  • Nhiệt động kỹ thuật: Định nghĩa hệ nhiệt động (hệ kín, hệ hở, hệ cô lập, hệ đoạn nhiệt); các thông số trạng thái cơ bản gồm áp suất ($p$), nhiệt độ ($T$), thể tích riêng ($v$) và entanpi ($I = U + pV$). Các trạng thái biến đổi pha của môi chất (lỏng chưa sôi, lỏng sôi, hơi bão hòa khô, hơi quá nhiệt, điểm tới hạn $K$ với thông số nước $p_k = 22,1 \text{ MPa}, t_k = 374^\circ\text{C}, v_k = 0,00326 \text{ m}^3/\text{kg}$).
  • Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi: Quá trình đẳng tích ($v = \text{const}$), đẳng áp ($p = \text{const}$), đẳng nhiệt ($T = \text{const}$), đoạn nhiệt ($s = \text{const}$) và quá trình tiết lưu không sinh ngoại công (hiệu ứng Joule-Thomson).
  • Chu trình nhiệt động: Khảo sát chu trình máy lạnh dùng không khí và máy lạnh nén hơi; xác định hệ số làm lạnh $\varepsilon = \Delta i_h / \Delta i_n$.
  • Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt: Cơ chế dẫn nhiệt qua trường nhiệt độ và građien nhiệt độ ($\text{grad},t$); toả nhiệt đối lưu theo định luật Newton-Richman ($q = \alpha \Delta t$) gắn liền với các chuẩn số đồng dạng ($Re, Nu, Gr, Pr$); bức xạ nhiệt ($A + R + D = 1$, năng suất bức xạ $E$, năng suất bức xạ hiệu quả $E_h$); tính toán truyền nhiệt qua vách phẳng và vách trụ một lớp hoặc nhiều lớp ($q = k \Delta t$); phân loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn, hồi nhiệt và hỗn hợp.

• Bài 2: Cơ sở kỹ thuật lạnh (Thời lượng: 20 giờ, gồm 4 giờ lý thuyết, 14 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra)

  • Phương pháp làm lạnh nhân tạo: Bay hơi khuếch tán, hòa trộn lạnh, giãn nở sinh công ngoài, tiết lưu không sinh công; sử dụng đá khô ($\text{CO}_2$ thăng hoa ở $-78,5^\circ\text{C}$, năng suất lạnh riêng $572,2 \text{ kJ/kg}$) và nitơ lỏng (sôi ở $-196^\circ\text{C}$, $r = 200 \text{ kJ/kg}$).
  • Môi chất lạnh và dầu bôi trơn: Tiêu chuẩn hóa lý, sinh lý, kinh tế; quy tắc ký hiệu môi chất vô cơ (R717, R718, R744) và hữu cơ nhóm CFC, HCFC, HFC (R11, R12, R13, R22, R134a, R500, R502). Phân loại các nhóm dầu bôi trơn máy lạnh: dầu khoáng gốc Naphten (M), dầu tổng hợp Alkylbenzen (A), Polyalphaolefin (P), Polyol Ester (E), Polyglycol (G) và các hỗn hợp MA, MP, AP.
  • Hệ thống và thiết bị lạnh: Cấu tạo và nguyên lý các dòng máy nén (piston hở, piston nửa kín, xoắn ốc, rôto lăn, trục vít); sơ đồ chu trình 1 cấp, 2 cấp có làm mát trung gian, chu trình ghép tầng; các thiết bị phụ trợ và khí cụ tự động bảo vệ (thermostat, van tiết lưu nhiệt/điện tử, rơle áp suất cao HP, rơle bảo vệ áp lực nước, rơle nhiệt độ dầu cacte).

• Bài 3: Kỹ thuật lắp đặt, sửa chữa và vận hành điều hòa không khí (Thời lượng: 60 giờ, gồm 14 giờ lý thuyết, 44 giờ thực hành, 2 giờ kiểm tra)

  • Không khí ẩm và hệ thống ĐHKK: Các thông số vật lý của không khí ẩm; ứng dụng đồ thị $I-d$ và $t-d$; phương pháp xử lý không khí; phân loại hệ thống thông gió, ĐHKK cục bộ và ĐHKK trung tâm làm lạnh nước/dẫn gió; bài tập tính toán phụ tải lạnh đơn giản.
  • Hệ thống đường ống và phân phối gió: Cấu tạo đường ống dẫn không khí, hệ thống tiêu âm, phin lọc bụi và phân phối miệng gió.
  • Chẩn đoán và xử lý sự cố máy lạnh: Quy trình kỹ thuật xử lý 6 nhóm sự cố thường gặp: máy lạnh mất nguồn, remote không nhận tín hiệu, gió thổi có mùi hôi, dàn lạnh chảy nước/đọng sương/đóng tuyết, máy kém lạnh hoặc không lạnh, lỗi board mạch điều khiển dàn lạnh.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Hệ thống nguyên lý nhiệt động học: Xây dựng kiến thức cốt lõi về phương trình trạng thái chất khí, định luật nhiệt động thứ nhất ($q = \Delta u + l$), biến thiên entanpi, chu trình Carnot ngược chiều và chu trình máy nén hơi khô.
• Lý thuyết truyền nhiệt - truyền chất: Thiết lập phương pháp xác định hệ số truyền nhiệt $k$ qua vách ngăn, phương pháp tương tự thực nghiệm qua các chuẩn số Reynolds ($Re = wL/\gamma$), Grashof ($Gr$) và Prandtl ($Pr$).
• Hóa lý môi chất và vật liệu bôi trơn: Quy luật tương tác nhiệt động giữa môi chất lạnh và dầu bôi trơn trong cacte, hiện tượng hòa tan, tách dầu và nguy cơ tắc ẩm tại cơ cấu tiết lưu.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật chuyên ngành: Thao tác thành thạo kỹ thuật gia công cơ khí đường ống đồng (uốn ống, nong loe ống), kỹ thuật hàn hơi $\text{O}_2 - \text{C}_2\text{H}_2$, thử kín bằng khí nitơ cao áp, hút chân không hệ thống và kỹ thuật nạp/thu hồi gas lạnh.
• Kỹ năng phân tích và tính toán: Đọc hiểu và tra cứu các giản đồ log $p-h$, đồ thị $T-s$, đồ thị $i-s$, đồ thị $I-d$; tính toán cân bằng nhiệt, công suất nén và hệ số hiệu quả năng lượng của hệ thống.
• Kỹ năng thực hành nghề nghiệp: Lắp đặt hoàn chỉnh máy điều hòa 2 phần tử, điều hòa dạng tủ, điều hòa cửa sổ; đo kiểm thông số điện bằng ampe kìm, đồng hồ vạn năng; kiểm tra hoạt động của rơle bảo vệ, rơle áp suất và xử lý sự cố mạch điều khiển điện lạnh.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình Kỹ thuật lạnh định hướng phương pháp giảng dạy tích cực, lấy người học làm trung tâm và kết hợp chặt chẽ giữa bài giảng lý thuyết với thực hành chuyên xưởng:

• Phương pháp tiếp cận sư phạm: Giảng viên phối hợp linh hoạt giữa phương pháp thuyết trình nguyên lý, vấn đáp gợi mở và dạy học giải quyết vấn đề (problem-based learning). Các bài toán thực tế về cân bằng nhiệt và chẩn đoán hư hỏng được đưa vào bài giảng để người học thảo luận nhóm và đề xuất giải pháp xử lý.
• Tỷ trọng phân bổ thực hành vượt trội: Chương trình đào tạo dành 58/90 giờ cho thực hành, thí nghiệm, thảo luận và bài tập (chiếm ~64,4% tổng thời lượng mô đun). Riêng Bài 3 (kỹ thuật lắp đặt, sửa chữa ĐHKK) có 44 giờ thực hành chuyên sâu trên tổng số 60 giờ học phần.
• Bài tập ứng dụng và phân tích tình huống: Người học được giao các bài tập cụ thể về tính toán chu trình máy lạnh nén hơi, tra bảng nước sôi/hơi bão hòa khô ($v', v'', i', i'', s', s''$), xác định các điểm trạng thái trên đồ thị $I-d$ của không khí ẩm và giải quyết tình huống kỹ thuật thực tế (như khắc phục sự cố tắc ẩm, hồi dầu máy nén).
• Hệ thống trang thiết bị và điều kiện xưởng thực hành: Quá trình đào tạo yêu cầu phòng thực hành chuyên môn hóa Điện lạnh và gia dụng, trang bị đầy đủ các cabin thực tập lắp đặt máy lạnh, mô hình điều hòa trung tâm làm lạnh nước, mô hình ĐHTT dẫn gió lạnh, các dạng máy nén (piston, xoắn ốc, trục vít), máy hút chân không, chai nitơ cao áp, bình nạp gas định lượng, máy thu hồi gas và bộ đồ nghề cơ khí ống đồng chuyên dụng.
• Phương pháp kiểm tra và đánh giá: Đánh giá kết quả học tập được tiến hành toàn diện qua 4 bài kiểm tra định kỳ phân bổ theo từng bài học (kết hợp trắc nghiệm lý thuyết, tự luận và bài tập thực hành thao tác tại xưởng). Đánh giá kết thúc mô đun bao gồm phần thi trắc nghiệm kiến thức và bài thi thực hành vận hành/sửa chữa mô hình máy lạnh.
• Chỉ dẫn tự học cho sinh viên: Người học được yêu cầu nghiên cứu trước nội dung bài giảng trong giáo trình, chủ động hoàn thành các câu hỏi thảo luận cuối mỗi bài học, rèn luyện kỹ năng tra cứu thông số trạng thái môi chất và lập phương án an toàn trước mỗi buổi thực tập xưởng.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Giáo trình thể hiện tính cập nhật khoa học kỹ thuật và sát thực tiễn sản xuất thông qua các nội dung kỹ thuật trọng tâm:

• Phân tích lộ trình thay thế môi chất lạnh thân thiện môi trường: Giáo trình làm rõ tác hại phá hủy tầng ôzôn và hiệu ứng nhà kính của các môi chất nhóm CFC và HCFC (R11, R12, R13, R22, R500, R502). Đồng thời, tài liệu cung cấp bảng so sánh chi tiết giữa môi chất truyền thống R12 và môi chất mới R134a (thay thế không chứa clo) trên các chỉ tiêu vận hành: tỷ số nén $\Pi = P_k/P_0$, năng suất lạnh riêng thể tích $q_v$ ($\text{kJ/m}^3$), nhiệt độ cuối tầm nén $t_2$ ($^\circ\text{C}$) và hệ số lạnh $\varepsilon$ ở các dải nhiệt độ bay hơi từ $-25^\circ\text{C}$ đến $0^\circ\text{C}$.
• Cập nhật công nghệ máy nén và thiết bị phụ trợ: Bên cạnh máy nén piston cổ điển (loại hở và nửa kín), tài liệu mở rộng giới thiệu cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy nén xoắn ốc (scroll), máy nén rôto lăn và máy nén trục vít (screw) ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp hiện đại.
• Hệ thống hóa thiết bị tự động điều khiển và bảo vệ: Giáo trình tích hợp các sơ đồ mạch điện thực tế gồm mạch điều khiển dùng thermostat, mạch reset báo động sự cố, rơle áp suất cao (HP), rơle bảo vệ áp lực nước và rơle nhiệt độ dầu cacte máy nén.
• Liên kết ứng dụng thực tế trong công nghiệp Dầu khí: Giáo trình liên hệ ứng dụng của kỹ thuật lạnh sâu trong công nghệ tách và tinh luyện các hợp chất hydrocacbon tinh khiết từ khí thiên nhiên, kỹ thuật sấy thăng hoa thực phẩm ở $-20^\circ\text{C}$, bảo quản mẫu sinh học cryo ở $-70^\circ\text{C} \div -90^\circ\text{C}$ và các hệ thống điều hòa không khí phục vụ sản xuất.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình Kỹ thuật lạnh được biên soạn nhằm phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và kỹ thuật ứng dụng:

• Sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Điện công nghiệp: Là tài liệu học tập chính khóa cho sinh viên nghề Điện công nghiệp tại Trường Cao đẳng Dầu khí và các trường cao đẳng kỹ thuật đào tạo cùng ngành nghề. Nội dung tài liệu cũng được thiết kế phù hợp để áp dụng cho hệ Trung cấp nghề theo danh mục môn học đào tạo tự chọn.
• Yêu cầu kiến thức tiên quyết (Prerequisites): Để tiếp thu tốt nội dung mô đun, người học cần hoàn thành các môn học/mô đun cơ sở nghề trong chương trình đào tạo gồm: Mạch điện (ELEI53132), Vẽ điện (ELET51165), Vật liệu điện (ELET62064), Khí cụ điện (ELEI53117), Điện tử cơ bản (AUTM62103) và Đo lường điện (ELEI53115).
• Giảng viên và cán bộ đào tạo nghề: Cung cấp khung chương trình chi tiết, mục tiêu bài học, phân bổ thời lượng lý thuyết/thực hành, danh mục trang thiết bị vật tư xưởng và tiêu chí đánh giá để xây dựng giáo án tích hợp, thiết kế bài tập thực hành và đề thi môn học.
• Kỹ thuật viên và người tự học: Phục vụ làm tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên bảo trì cơ - điện lạnh, cung cấp quy trình chuẩn để lắp đặt máy lạnh dân dụng, tra cứu đặc tính dầu nhờn máy lạnh, kỹ thuật nạp gas và các bước chẩn đoán hư hỏng thường gặp trên hệ thống điều hòa không khí.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này được thiết kế cho chương trình đào tạo nào?

Giáo trình được ban hành chính thức theo Quyết định số 215/QĐ-CĐDK của Trường Cao đẳng Dầu khí, phục vụ giảng dạy mô đun chuyên môn nghề Kỹ thuật lạnh (Mã: ELEI54123) cho nghề Điện công nghiệp trình độ Cao đẳng và có thể sử dụng cho hệ Trung cấp nghề.

2. Người học cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi học mô đun này?

Sinh viên cần tích lũy các kiến thức cơ sở về mạch điện một chiều và xoay chiều, cấu tạo và nguyên lý của khí cụ điện (aptomat, công tắc tơ, rơle), kỹ thuật đo lường điện và điện tử cơ bản để đọc hiểu sơ đồ mạch điều khiển máy lạnh và sử dụng các thiết bị đo kiểm.

3. Cấu trúc nội dung của giáo trình có điểm gì khác biệt so với các tài liệu nhiệt lạnh thuần túy?

Tài liệu tập trung vào sự tích hợp giữa nhiệt động học ứng dụng với hệ thống điều khiển điện chuyên ngành Điện công nghiệp. Thay vì chỉ phân tích nhiệt động thuần túy, giáo trình chú trọng cấu tạo mạch bảo vệ (thermostat, HP relay, relay dầu), board mạch điều khiển dàn lạnh và kỹ năng sửa chữa sự cố thực tế.

4. Làm thế nào để học tập và thực hành đạt hiệu quả cao với tài liệu này?

Người học cần kết hợp song song giữa việc nghiên cứu lý thuyết nhiệt động (tập trung vào giản đồ log $p-h$, đồ thị $I-d$), giải các bài tập tính toán chu trình lạnh và trực tiếp rèn luyện kỹ năng thực hành thao tác ống đồng, hàn hơi, nạp gas, xử lý sự cố trên các cabin và mô hình máy lạnh tại xưởng.

5. Giáo trình được xây dựng dựa trên những tài liệu tham khảo tiêu chuẩn nào?

Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên các tài liệu chuyên khảo uy tín:

• Kỹ thuật nhiệt – Bùi Hải, Trần Thế Sơn (NXB Giáo dục).
• Thông gió và điều hòa không khí – Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy (NXB Khoa học và Kỹ thuật).
• Máy và thiết bị lạnh – Nguyễn Đức Lợi (NXB Khoa học và Kỹ thuật).
• Lắp đặt và vận hành máy lạnh – Trần Văn Lịch (NXB Hà Nội, 2005).

---

Kết luận

Giáo trình mô đun Kỹ thuật lạnh (ELEI54123) của Trường Cao đẳng Dầu khí là tài liệu đào tạo chuyên môn cung cấp hệ thống kiến thức toàn diện từ cơ sở nhiệt động kỹ thuật, truyền nhiệt, môi chất và dầu bôi trơn đến quy trình thực hành lắp đặt, vận hành và sửa chữa hệ thống điều hòa không khí.

Lộ trình học tập khoa học được định hình qua ba giai đoạn: tiếp cận nền tảng lý thuyết nhiệt và trao đổi nhiệt tại Bài 1; nhận diện phân tích thiết bị, môi chất và chu trình máy nén tại Bài 2; hoàn thiện kỹ năng thực hành thao tác chuyên xưởng và chẩn đoán sự cố tại Bài 3.

Để tối ưu hóa hiệu quả đào tạo, người học nên kết hợp sử dụng giáo trình cùng các đồ thị nhiệt động chuyên ngành ($T-s, i-s, I-d$), hệ thống bài tập tình huống và danh mục tài liệu tham khảo tiêu chuẩn của các tác giả Bùi Hải, Nguyễn Đức Lợi và Trần Văn Lịch.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.  ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1: - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng điện lạnh và gia dụng - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có  KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1: - Nội dung:  Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức  Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.  Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp Trang 12 + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.

+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: không có  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có  NỘI DUNG BÀI 1: 1. NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT: 1.

Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới 1. Các khái niệm và định nghĩa *Định nghĩa: Hệ thống nhiệt động là một tập hợp các vật thể vĩ mô có quan hệ tương tác với nhau. Những vật không thuộc hệ được gộp lại thành môi trường. Hệ thống nhiệt động và môi trường được phân cách với nhau bằng biên giới.

Biên giới có thể cố định hoặc di động, được định hình cụ thể hoặc chỉ có tính quy ước tượng trưng. Khi xảy ra tương tác giữa hệ và môi trường, năng lượng sẽ được trao đổi qua biên giới. Phân loại: * Hệ kín là hệ chỉ trao đổi năng lượng với môi trường (thí dụ: khối khí chứa trong bình kín). * Hệ hở là hệ trao đổi cả năng lượng, cả vật chất (khối lượng) với môi trường (thí dụ: dòng chất lỏng chảy trong một đoạn ống dẫn giữa hai tiết diện tưởng tượng).

* Hệ cô lập là hệ không có bất kỳ tương tác nào với môi trường. * Hệ đoạn nhiệt là hệ không trao đổi năng lượng nhiệt với môi trường.3 Chất môi giới (hoặc môi chất): Đó là những vật chất đóng vai trò trung gian được dùng để thực hiện các quá trình biến hóa năng lượng. Trong các máy nhiệt, môi chất hường ở thể khí, hơi hoặc thể lỏng (gọi chung là chất lưu) vì chúng có tính linh động cao, dễ thay đổi thể tích và trạng thái liên kết (tức là dễ biến đổi pha) do đó tạo thuận lợi cho quá trình biến hóa năng lượng.4 Trạng thái cân bằng: Trạng thái của một hệ thống nhiệt động là sự tồn tại của nó ở một thời điểm xác định. Trạng thái tại đó hệ tồn tại trong một khoảng thời gian đủ lâu độc lập với các tác động của môi trường được gọi là trạng thái cân bằng.

Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới Trạng thái của một hệ thống nhiệt động được mô tả một cách định lượng bằng một vài thông số vật lý gọi là thông số trạng thái. Các thông số đó có giá trị xác định chỉ trong trường hợp hệ thống nhiệt động ở trạng thái cân bằng. Để xác định hoàn toàn một hệ nhiệt động ở thể khí, cần biết 3 thông số trạng thái cơ bản sau đây: a)Nhiệt độ: Trang 13 Là thông số chỉ thị mức độ nóng, lạnh của vật thể. Theo lý thuyết động học phân tử, nhiệt độ một vật chính là số đo động năng trung bình của chuyển động tịnh tiến của các phân tử tạo thành vật đó.

Có nhiều loại đơn vị đo nhiệt độ: nhiệt độ bách phân (hoặc nhiệt độ Celsius) 0C, nhiệt độ tuyệt đối (hoặc nhiệt độ Kelvin) K, nhiệt độ Fahrenheit 0F, nhiệt độ Rankine 0R. Quan hệ giữa các đơn vị đo nhiệt độ như sau: T K = t0C + 273,15 (như vậy ∆T = ∆t); t0F = 1,80C + 32 ; t0R = 1,8 K = 1,80C + 491,67 Đơn vị chính thức để đo nhiệt độ các vật thể là nhiệt độ tuyệt đối T K. b)Áp suất: Là lực pháp tuyến tác dụng lên một đơn vị diện tích bề mặt. Áp suất khí trong một bình kín chỉ thị lực va đập trung bình của các phân tử khí lên một đơn vị diện tích mặt trong bình chứa.

Có nhiều loại đơn vị đo áp suất khí như: N/m2(Pascal viết tắt là Pa), bar, at, mmHg (Torricelli viết tắt là Torr).Đơn vị chính thức để đo áp suất khí là N/m2, quan hệ giữa nó với các đơn vị khác như sau: 1 bar = 105N/m2 ; 1 at = 0,98 bar = 0,98.Áp suất tuyệt đối p của một khối khí chứa trong bình kín có liên quan chặt chẽ với áp suất môi trường khí quyển pk. Trị số của pk được chỉ thị bằng một dụng cụ đo có tên là barômét. * Nếu p >pk thì phần chênh lệch p - pk có tên là áp suất dư pd và được đo bằng một dụng cụ gọi là manômét. Như vậy: p = pk + pd * Nếu p <pk thì phần chênh lệch pk - p có tên là độ chân không pc và được đo bằng một dụng cụ gọi là chân không kế.

Như vậy: p = pk – pc c)Thể tích riêng: Là thể tích của một đơn vị khối lượng. Nếu khối khí có thể tích V(m3), khối lượng G (kg) thì thể tích riêng của nó bằng: v = GV(m3/kg) d)Entanpi (I): Là dạng năng lượng của hệ bằng tổng của nội năng U và thế năng áp suất pV I = U +pV (J) hoặc i = u + pv (J/kg). Để làm sáng tỏ ý nghĩa của entanpi, ta xét một khối khí có áp suất và thể tích tương ứng là p và V được chứa trong một xylanh có pistông dịch chuyển không ma sát. Khối khí chịu tác động của môi trường dưới dạng vật nặng khối lượng m nhưng nó vẫn duy trì được trạng thái cân bằng.

Trước hết ở trạng thái đã cho, khối khí có nội năng là U. Do khối khí nằm trong trạng thái cân bằng với tác động của môi trường nên nó phải sinh ra một lượng năng lượng cân bằng với tác động môi trường đặt lên nó. Tác động của môi trường lên khối khí chính bằng thế năng của vật nặng Et. Theo công thức đã biết trong Vật lý học: Et= mgh Ở đây: g là gia tốc trọng trường, h là độ cao của vậtnặng.

Thay tích số mg bằng lực F, ta được Et=Fh = pSh (S là diện tích mặt pistông) = pV Như vậy năng lượng mà khối khí cần sinh ra để cân bằng được với tác động của môi trường chính bằng thế năng áp suất của nó. Do đó tổng số U + pV = I (entanpi) mô tả năng lượng tổng cộng của hệ thống nhiệt động khi hệ và môi trường có tác động qua lại với nhau nhưng hệ vẫn duy trì được trạng thái cân bằng. Nói cách khác: entanpi của hệ thống nhiệt động là năng lượng tổng của hệ trong trạng thái cân bằng. Cũng giống như nội năng, entanpi là một hàm trạng thái của hệ và thường được biểu diễn dưới dạng một hàm số của nhiệt độ T và áp suất p, vi phân của entanpi cũng là một vi phân toàn phần.Với khí lý tưởng, do U và pV chỉ phụ thuộc nhiệt độ nên I = U + pV cũng chỉ phụ thuộc nhiệt độ.

Hơi và các thông số trạng thái của hơi. Các thể (pha) của vật chất: Vật chất tồn tại 3 thể Rắn, Lỏng, Hơi.Quá trình hoá hơi đẳng áp Giả thiết nước bắt đầu ở trạng thái O trên đồ thị p-v và T-s hình 1.2 có nhiệt đột, thể tích riêng là v. Khi cung cấp nhiệt cho nước trong điêu kiện áp suất không đổi p = const, nhiệt độ và thể tích riêng tăng lên. Đến nhiệt độ ts nào đó thì nước bắt đầu sôi, có thể tích riêng là v’ và các thông số trạng thái khác tương ứng là: u’, i’, s’, trạng thái sôi được biểu thị bằng điểm A.

ts được gọi là nhiệt độ sôi hay nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất p. Nếu tiếp tục cấp nhiệt vẫn ở áp suất đó thì cường độ bốc hơi càng tăng nhanh, nhiệt độ của nước và hơi không thay đổi và bằng ts. Đến một lúc nào đó thì toàn bộ nước sẽ biến hoàn toàn thành hơi trong khi nhiệt độ của hơi vẫn còn giữ ở nhiệt độ ts. Hơi nước ở trạng thái này được gọi là hơi bão hoà khô, được biễu diễn bằng điểm C.

Các thông số tại điểm C được kí hiệu là v’’, u’’, i’’, s’’. Nhiệt lượng cấp vào cho 1 kg nước từ khi bắt đầu sôi đến khi biến thành hơi hoàn toàn được gọi là nhiệt ẩn hoá hơi, kí hiệu là r = i’’ Hình 1.1 đồ thị trạng thái Hình 1.2 đồ thị trạng thái t-s của hơi nước Contents Nếu ta cung cấp nhiệt cho hơi bão hoà khô vẫn ở áp suất đó thì nhiệt độ và thể tíchDANH riêng củaMỤC nó lạiCÁC bắt KÝđầu HIỆU tiếp tục tăng lên. Hơi nước ở nhiệt độ này gọi là hơi VIẾT TẮT. Các thông số hơi quá nhiệt kí hiệu là v, p, t, i, s.

Hiệu số nhiệt độ của hơi 4 quáp:nhiệt và hơi áp suất bão hoà được gọi là độ quá nhiệt. Độ quá nhiệt càng cao thì hơi. 4 càngv: gần với khí thể tích riênglí tưởng. Vậy ở áp suất p không đổi, khi cấp nhiệt cho nước ta sẽ.

4 có các trạng thái O, A, C tương ứng với nước chưa sôi, nước sôi và hơi bão hoà khô.DANH MỤC Quá trình đóCÁCđược HÌNH gọi là quá VẼ trình. Tương tự như vậy, nếu 5 cấp nhiệtBÀI đẳng1: CƠáp choSỞ nước NHIỆT ở áp suất p1= const thì ta có các trạng thái tương ứng kí hiệuĐỘNG O1, A1,KỸ C1 và ở áp suất THUẬT VÀp2= const ta cũng có các điểm tương ứng là O2, A2, TRUYỀN NHIỆT thời gian : C2.2 Các đường giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi.ta được một đường gọi là đường nước chưa sôi, đường này gần như thẳng đứng, chứng tỏ thể tích riêng của nước rất ít phụ 2. Error! Bookmark not defined. thuộc vào áp suất.

Khi nối các điểm A, A1,A2, A3.ta được một đường cong biểu thị trạng2.thái NHIỆTnước ĐỘNGsôi gọi KỸ là đường giới hạn dưới. Khi nhiệt độ sôi tăng thì thể tích của nước THUẬT: riêng sôi v’ tăng, do đó đường cong này dịch dần về phía bên phải khi tăng .Chất môi giới và các thông Trang 15 số trạng thái của chất môi giới. Hơi và các thông số trạng áp suất. Khi nối các điểm C, C1, C2, C3.ta được một đường cong biểu thị trạng thái hơi bão hoà khô, gọi là đường giới hạn trên.