Giáo trình Kỹ thuật Lạnh nghề Điện Công nghiệp - Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại

Tôi có thể giúp bạn tạo meta tags cho bài viết "Giáo trình kỹ thuật lạnh nghề điện công nghiệp cđ công nghiệp và thương mại". Dưới đây là kết quả: {

• Trường học: Trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại Vĩnh Phúc
• Chuyên ngành: Điện công nghiệp
• Đề tài: Giáo trình kỹ thuật lạnh nghề điện công nghiệp trình độ trung cấp
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Vĩnh Phúc

Tóm tắt

I. Khái niệm và nguyên lý cơ bản kỹ thuật lạnh điện công nghiệp

Kỹ thuật lạnh là lĩnh vực ứng dụng khoa học để tạo và duy trì nhiệt độ thấp hơn môi trường. Nguyên lý cơ bản dựa trên định luật nhiệt động lực học. Hệ thống lạnh công nghiệp sử dụng máy nén để chuyển năng lượng cơ học thành lạnh. Quy trình lưu thông môi chất lạnh tạo tác dụng làm mát các không gian. Ứng dụng trong ngành điện công nghiệp bao gồm làm mát thiết bị điện, bảo vệ máy móc khỏi quá nhiệt. Hiểu biết về tính chất vật lý của môi chất lạnh là nền tảng. Kỹ sư phải nắm vững phương pháp tính toán thiết kế hệ thống. Tiết kiệm năng lượng là mục tiêu quan trọng hiện nay. Các công nghệ mới phát triển để nâng cao hiệu suất làm lạnh. Ứng dụng rộng rãi tạo nhu cầu lớn về nhân lực chuyên ngành.

1.1. Định nghĩa và phạm vi ứng dụng kỹ thuật lạnh

Kỹ thuật lạnh bao gồm các phương pháp giảm nhiệt độ dưới điều kiện bình thường. Phạm vi ứng dụng rất rộng từ công nghiệp tới gia dụng. Máy lạnh nén hơi là loại phổ biến nhất. Hệ thống bao gồm máy nén, tụ ngưng, bộ bay hơi và thiết bị kiểm soát. Ứng dụng trong ngành điện giúp bảo vệ thiết bị nhạy cảm. Ngành công nghiệp sử dụng rộng rãi để tăng tuổi thọ máy móc.

1.2. Tầm quan trọng trong đào tạo trung cấp công nghiệp điện

Giáo dục kỹ thuật lạnh là phần thiết yếu của chương trình đào tạo. Sinh viên phải hiểu rõ nguyên lý để thiết kế và vận hành. Kiến thức này kết nối các môn học khác như vật lý, nhiệt động. Thực hành thí nghiệm giúp học sinh nắm vững khái niệm. Kỹ năng này mở cơ hội việc làm trong ngành. Sự cần thiết của nhân lực chuyên ngành ngày càng tăng.

II. Phân tích các loại môi chất lạnh và chu trình nhiệt động học

Môi chất lạnh là chất lỏng hay khí chuyển tải nhiệt trong hệ thống. Amôniắc là môi chất phổ biến với tính chất nhiệt động tuyệt vời. Các loại refrigerant khác như R134a, R404, R407 cũng được sử dụng rộng rãi. Chọn lựa môi chất phù hợp ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất. Các chu trình máy lạnh nén hơi gồm một cấp hoặc nhiều cấp. Chu trình một cấp thích hợp cho ứng dụng nhiệt độ không quá thấp. Máy lạnh nhiều cấp dùng cho ứng dụng chuyên biệt. Quy trình thermodynamic tuân theo định luật vật lý. Tính toán chu trình yêu cầu sử dụng bảng thông số và đồ thị chuyên dụng. Biểu đồ P-h là công cụ cần thiết cho kỹ sư.

2.1. Các loại môi chất lạnh và đặc tính vật lý

Amôniắc có công thức NH3 là khí không màu có mùi hắc. Điểm sôi ở áp suất khí quyển là −33,35°C. Tính chất nhiệt động tốt cho máy nén piston. Áp suất ngưng tụ cao nhưng có cách xử lý thích hợp. Hệ số COP cao so với môi chất khác. R134a là thay thế hiện đại cho các refrigerant cũ. R404A được sử dụng trong ứng dụng nhiệt độ thấp. Tiêu chí chọn lựa bao gồm hiệu suất, an toàn, tác động môi trường. Các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt.

2.2. Chu trình máy lạnh và biểu đồ nhiệt động

Chu trình máy lạnh nén hơi một cấp gồm bốn quá trình chính. Nén đẳng entropy nâng cao áp suất và nhiệt độ. Ngưng tụ ở áp suất cao loại bỏ nhiệt dư. Nở rơi áp suất và nhiệt độ trước bay hơi. Biểu đồ P-h giúp xác định trạng thái tại mỗi điểm. Máy lạnh hai hay nhiều cấp sử dụng cho ứng dụng chuyên biệt. Khảo sát chi tiết yêu cầu hiểu biết sâu thermodynamics.

III. Máy nén lạnh và các thiết bị chính trong hệ thống lạnh công nghiệp

Máy nén là trái tim của hệ thống làm lạnh công nghiệp. Loại máy nén phổ biến là máy nén piston với xilanh chuyển động tịnh tiến. Máy nén vít cung cấp dòng chất liên tục với hiệu suất cao. Máy nén ly tâm sử dụng cho lưu lượng lớn áp suất tương đối thấp. Tụ ngưng tạo nhiệt do môi chất từ trạng thái hơi chuyển lỏng. Bộ bay hơi hấp thụ nhiệt từ khoảng không gian cần làm lạnh. Thiết bị tiết lưu điều chỉnh lượng môi chất lỏng vào bộ bay hơi. Các thiết bị phụ như bình tích trữ, bộ lọc sấy không thể thiếu. Hệ thống ống nối phải thiết kế cẩn thận để giảm tổn thất.

3.1. Các loại máy nén và nguyên lý hoạt động

Máy nén piston dùng cam và thanh truyền chuyển động xilanh. Quá trình hút nén ngưng tụ xả làm việc liên tiếp. Hiệu suất phụ thuộc vào độ kín khít và cân bằng. Máy nén vít có hai rô to xoay ngược chiều. Dòng chất liên tục cải thiện hiệu suất năng lượng. Máy nén ly tâm sử dụng bánh công tác xoay nhanh. Tốc độ quay cao yêu cầu kỹ thuật cân bằng tốt. Chọn máy nén phụ thuộc vào loại và lượng môi chất.

3.2. Tụ ngưng bộ bay hơi và thiết bị kiểm soát

Tụ ngưng ống là loại phổ biến nhất. Nước lạnh chảy qua ống hấp thụ nhiệt. Tụ ngưng không khí dùng quạt tăng trao đổi nhiệt. Bộ bay hơi ống được sử dụng ứng dụng công nghiệp. Bộ bay hơi tấm dùng cho không gian hạn chế. Thiết bị tiết lưu cơ học điều chỉnh dòng lỏng. Van tiết lưu tự động phản ứng với nhiệt độ quá nhiệt. Ống mao là thiết bị tiết lưu đơn giản cho gia dụng.

IV. Ứng dụng thực tiễn và phát triển kỹ thuật lạnh trong công nghiệp điện

Kỹ thuật lạnh có ứng dụng rộng rãi trong ngành điện công nghiệp. Làm mát máy phát điện ngăn chặn quá nhiệt và hư hỏng. Hệ thống làm mát tủ yếu vị giữ ổn định nhiệt độ hoạt động. Các trung tâm dữ liệu sử dụng kỹ thuật lạnh để bảo vệ thiết bị. Tủ lạnh công nghiệp bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thích hợp. Điều hòa không khí cung cấp môi trường thoải mái cho con người. Tiết kiệm năng lượng thông qua thiết kế hiệu quả ngày càng quan trọng. Nghiên cứu môi chất lạnh thân thiện với môi trường đang tiếp diễn. Kỹ thuật thông minh với cảm biến và điều khiển tự động là xu hướng. Phát triển bền vững là ưu tiên hàng đầu.

4.1. Ứng dụng trong làm mát thiết bị điện công nghiệp

Máy phát điện lớn phát sinh nhiệt do tổn thất cơ điện. Hệ thống làm mát giữ nhiệt độ cuộn dây dưới giới hạn an toàn. Biến áp công suất lớn cần làm mát để hoạt động hiệu quả. Máy biến áp yêu cầu dầu làm mát lưu thông liên tục. Tủ điện chứa linh kiện nhạy cảm với nhiệt độ. Hệ thống làm mát giữ ổn định điều kiện hoạt động. Máy bơm và quạt chạy liên tục để trao đổi nhiệt. Thiết kế hệ thống phải tính độ tin cậy cao.

4.2. Hệ thống lạnh gia dụng và khí hóa hiện đại

Tủ lạnh gia dụng sử dụng ống mao làm thiết bị tiết lưu. Hiệu suất hoạt động tối ưu hóa để tiết kiệm điện. Máy lạnh gia dụng làm mát không khí ở nhiệt độ mong muốn. Điều hòa không khí có nhiều chế độ phù hợp nhu cầu người dùng. Công nghệ inverter giảm tiêu thụ điện năng đáng kể. Môi chất lạnh không chứa CFC để bảo vệ tầng ozone. Thiết kế hiện đại kết hợp thẩm mỹ và tính năng. Nhu cầu sản phẩm lạnh gia dụng ngày càng tăng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT LẠNH NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCN&TM, ngày tháng năm 2018 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại Vĩnh Phúc, năm 2018 1 MỤC LỤC Bài 1: Cơ sở kỹ thuật lạnh………………………………………………………. Khái quát chung về kỹ thuật lạnh……………………………………………. Các định luật nhiệt động lực học……………………………………………. Các phương pháp làm lạnh nhân tạo……………………………………….

Môi chất lạnh và chất tải lạnh………………………………………………24 Bài 2: Các chu trình máy lạnh nén hơi………………………………………. Chu trình máy lạnh nén hơi 1 cấp…………………………………………. Chu trình máy lạnh nén hơi hai hay nhiều cấp………………………………35 2. Khảo sát hoạt động của các chu trình máy lạnh nén……………………….35 Bài 3: Máy nén lạnh và các thiết bị trong hệ thống lạnh…………………….

Khái quát chung……………………………………………………………. Các loại máy nén lạnh thường gặp…………………………………………. Thiết bị ngưng tụ……………………………………………………………. Thiết bị bay hơi …………………………………………………………….

Thiết bị tiết lưu ……………………………………………………………. Các thiết bị phụ khác ……………………………………………………….50 Bài 4: Các thiết bị lạnh gia dụng………………………………………………. Tủ lạnh và máy lạnh gia dụng………………………………………………. Điều hòa không khí………………………………………………………….77 2 TÊN MÔ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH Mã môn học: MĐTC16030020 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học: - Mô đun này là mô đun cơ sở kỹ thuật chuyên ngành, chuẩn bị các kiến thức cần thiết cho các phần học chuyên môn tiếp theo.

Mô đun này học sau các môn học: An toàn lao động; Vật liệu điện; Đo lường điện; Mạch điện; máy điện. - Là mô đun thuộc mô đun đào tạo nghề Điện công nghiệp. - Trang bị cho học sinh những kiến thức cơ bản nhất về kỹ thuật nhiệt - lạnh và điều hòa không khí. Mục tiêu của môn học: - Hiểu biết về chất môi giới trong hệ thống lạnh và điều hòa không khí, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy lạnh, cấu trúc cơ bản của hệ thống lạnh và điều hòa không khí.

- Tra được bảng các thông số trạng thái của môi chất, sử dụng được đồ thị, biết chuyển đổi một số đơn vị đo và giải được một số bài tập đơn giản. - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, tư duy khoa học, an toàn và tiết kiệm. Nội dung của mô đun: Thời gian (giờ) Thực hành, thí STT Tên chương, mục Lý nghiệm, Kiểm Tổng số thuyết thảo tra luận, bài tập 1 Bài 1: Cơ sở kỹ thuật lạnh 6 6 0 1. Khái quát chung về kỹ thuật lạnh 1.

Các định luật nhiệt động lực học 1. Các phương pháp làm lạnh nhân tạo 1. Môi chất lạnh và chất tải lạnh 2 Bài 2: Các chu trình máy lạnh 18 12 5 1 nén hơi 2. Chu trình máy lạnh nén hơi 1 cấp 2.

Chu trình máy lạnh nén hơi hai hay nhiều cấp 3 2. Khảo sát hoạt động của các chu trình máy lạnh nén 3 Bài 3: Máy nén lạnh và các 18 6 12 thiết bị trong hệ thống lạnh 3. Khái quát chung 3. Các loại máy nén lạnh thừng gặp 3.

Thiết bị ngưng tụ 3. Thiết bị bay hơi 3. Thiết bị tiết lưu 3. Các thiết bị phụ khác 4 Bài 4: Các thiết bị lạnh gia 18 6 10 2 dụng.

Tủ lạnh và máy lạnh gia dụng 4. Điều hòa không khí Cộng 60 30 27 3 4 Bài 1: Cơ sở kỹ thuật lạnh 1. Khái quát chung về kỹ thuật lạnh Mục tiêu: - Giới thiệu ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật - Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là bảo quản thực phẩm. Theo một số thống kê thì khoảng 80% năng suất lạnh được sử dụng trong công nghiệp bảo quản thực phẩm ôi thiu do vi khuẩn gây ra.

Nước ta là một nước nhiệt đới có thời tiết nóng và ấm nên quá trình ôi thiu thực phẩm xảy ra càng nhanh. Muốn làm ngừng trệ hoặc làm chậm quá trình ôi thiu, phương pháp có hiệu quả và kinh tế nhất là bảo quản lạnh. Giả sử sữa 35 0C có một mầm vi khuẩn thì chỉ 6 giờ sau số mầm vi khuẩn đã tăng lên 600 lần, sữa đó chỉ có thể bảo quản trong vòng một ngày. Ở nhiệt độ 150C ta có thể bảo quản sữa được khoảng 3 ngày và nếu ở 50C thời gian bảo quản có thể được hơn 4 ngày và đến ngày thứ 4 cũng chỉ có khoảng 4,5 mầm vi khuẩn.

Quá trình ôi thiu các loại thực phẩm khác cũng gần như vậy. Theo kinh nghiệm thì thời gian bảo quản là một hàm mũ của nhiệt độ. Sau đây là thời gian bảo quản của một số thực phẩm phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ bảo quản –300C –200C –100C 00C 100C 200C Cá 230 110 40 15 7 3 Thịt bò 2300 1000 100 30 16 8 Gia cầm 800 230 70 7 5 2 Thực ra, thời gian bảo quản còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm, phương pháp bao gói, thành phần không khí nơi bảo quản., nhưng nhiệt độ đóng vai trò quan trọng nhất.

Ngày nay, công nghiệp thực phẩm như chế biến thịt cá rau quả, công nghiệp đánh bắt hải sản dài ngày trên biển không thể phát triển nếu không có sự hỗ trợ tích cực của kỹ thuật lạnh. Các kho lạnh bảo quản, các kho lạnh chế biến, phân phối các máy lạnh thương nghiệp đến các tủ lạnh gia đình, các nhà máy sản xuất nước đá, máy lạnh lắp đặt trên tàu thủy và các phương tiện vận tải, các máy lạnh đông nhanh thực phẩm không còn xa lạ với chúng ta, kể cả các ngành công nghiệp rượu bia, bánh, kẹo, kem, nước uống, công nghiệp sữa, nước hoa quả… 1. Ứng dụng lạnh trong sấy thăng hoa Vật sấy được làm lạnh đông xuống –200C và được sấy bằng cách hút chân không nên sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiện đại hầu như không làm giảm chất lượng của vật sấy. Nước được rút ra gần như hoàn toàn và sản phẩm trở thành dạng bột, bảo quản và vận chuyển dễ dàng.

Giá thành sấy thăng hoa cao do đó người ta chỉ ứng dụng cho những sản phẩm quý và hiếm như những dược liệu từ hoa, cây, quả,. những sản phẩm y dược dễ biến đổi chất lượng do tác động của nhiệt độ như máu, các loại thuốc tiêm, hoóc môn hoặc trong công nghệ nuôi cấy vi khuẩn. Ứng dụng lạnh trong công nghiệp hóa chất Những ứng dụng quan trọng trong công nghiệp hóa chất là sự hóa lỏng khí bao gồm hóa lỏng các chất khí là sản phẩm của công nghiệp hóa học như clo, amôniắc, cácbôníc, sunfurơ, clohyđric, các loai khí đốt, các loại khí sinh học. Hóa lỏng và tách khí từ các thành phần của không khí là ngành công nghiệp có ý nghĩa rất to lớn đối với ngành luyện kim, chế tạo máy và các ngành kinh tế khác kể cả y học và sinh học.

Ôxy và nitơ được sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau như hàn, cắt kim loại, sản xuất phân đạm, làm chất tải lạnh. Các loại khí trơ như hêli và agôn. được sử dụng trong nghiên cứu vật lý, trong công nghiệp hóa chất và sản xuất bóng đèn. Việc sản xuất vải, sợi, tơ, cao su nhân tạo, phim ảnh đòi hỏi sự hỗ trợ tích cực của kỹ thuật lạnh trong quy trình công nghệ.

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 tơ mới đảm bảo. Cao su và các loại chất dẻo khi hạ nhiệt độ xuống đủ thấp chúng sẽ trở nên giòn và dễ vỡ như thủy tinh. Nhờ đặc tính này người ta có thể bột cao su mịn. Khi hòa trộn với bột sắt để tạo cao su từ tính hoặc hòa trộn với phụ gia nào đó, có thể đạt được độ đồng đều rất cao.

Các phản ứng hóa học trong công nghiệp hóa học cũng phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Nhờ có kỹ thuật lạnh người ta có thể chủ động điều khiển được tốc độ các phản ứng hóa học. Ứng dụng lạnh trong điều hòa không khí Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của kỹ thuật lạnh là điều hòa không khí. Ngày nay, người ta không thể tách rời kỹ thuật điều hòa không khí với các ngành như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máy tính, máy in ấn, sợi dệt, dược phẩm, kỹ thuật quang học.

Để đảm bảo chất lượng cao của các sản phẩm, để đảm bảo các máy móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và thông số của không khí như: thành phần, độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các loại hóa chất độc hại. Kỹ thuật lạnh và đặc biệt là bơm nhiệt có thể giúp chúng ta khống chế các yêu cầu đó. Điều hòa không khí cũng đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp nhẹ nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm như công nghiệp dệt, vải, sợi, thuốc lá. Ví dụ, ở một nhà máy thuốc lá, nếu độ ẩm quá thấp khi quấn, sợi thuốc sẽ bị rời và điếu thuốc bị rỗng, ngược lại nếu độ ẩm quá cao thì điếu thuốc sẽ quá chặt, không cháy và dễ bị mốc.

Ở các nước tiến tiến, các chuồng trại chăn nuôi của công nghiệp sản xuất thịt sữa được điều hòa không khí để có thể đạt được tốc độ tăng trưởng cao nhất, vì gia súc và gia cầm cần có khoảng nhiệt độ và độ ẩm thích hợp để tăng trọng và phát triển. 6 Ngoài khoảng nhiệt độ và độ ẩm đó, quá trình phát triển và tăng trọng giảm xuống, và nếu vượt qua giới hạn nhất định chúng có thể bị sút cân hoặc bệnh tật. Một trong những nội dung nâng cao đời sống con người là tạo cho con người điều kiện khí hậu thích hợp để sống và lao động. Điều hòa không khí công nghiệp và dân dụng đã trở nên quen thuộc với những người dân các nước phát triển.

Nhiệt độ, độ ẩm và các thông số không khí quanh năm trong phòng hoàn toàn phù hợp với cơ thể con người. Cũng chính ở điều kiện đó, con người có khả năng lao động sáng tạo cao nhất. Ứng dụng trong kỹ thuật đo và tự động Áp suất bay hơi của một chất lỏng luôn luôn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi áp suất tăng, nhiệt độ tăng và khi áp suất giảm nhiệt độ giảm.

Hiệu ứng nhiệt điện nói lên sự liên quan giữa nhiệt độ và cường độ dòng điện của hai dây dẫn khác tính. Khi cho một dòng điện chạy qua một dây dẫn gồm hai dây khác tính (cặp nhiệt điện) một đầu nối sẽ nóng lên đầu kia lạnh đi.