Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí - Trường Cao đẳng Công nghiệp Hải Phòng

g 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 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 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. 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: 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? 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 . 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 0oC 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. 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 o C); magie clorua MgCl2(đến –27 o C); canxi clorua CaCl2 (đến – 45 o C). 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 o C); freon –30 (đến –90 oC); freon –11 (đến –100 oC). Đối với nhiệt độ trên 0 o C, 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 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 . 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. 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 44 3.Các sơ đồ khác. ( p k , T 7 ) 7 G 2 G 1 VTL1 TBBH BTG TBQL LTG TBQN Hôi quaù nhieât ( P k ,T k )Loûng ( P k , T k ) 5 4 5'' Loûng ( P k , T ql ) 5' ( p TG , T 5'' ) VTL2 6 ( P 0 , T0 ) 1 ( P 0 , T0 ) 1' Hôi quaù nhieät( P 0 , T qn ) XTA XCA Hôi BH khoâ Hôi quaù nhieât ( P tg , t tg ) 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? 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 . 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 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 = +10 o C  -25oC (máy nén 1 cấp) – Khi To = -30 o C  -110oC (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. 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 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. 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 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 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) 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 56 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: 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 . 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 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 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 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. 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 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 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. 62 sv TB 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 giảmp0 giảm ph giảm  máy cần giảm tải.. Lúc này tiếp điểm của LPS sẽ đóng lại. Nếu điều chỉnh tự động ta cho 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 . 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 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 )/( kgkkkg G G d 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 p bh 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 135 o . Mục đích xây dựng các trục nghiêng một góc 135 o 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 135 o , 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 66 135 o . 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 B o = 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 135 o 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 90 o , 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 135 o . Các giá trị entanpi của 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 m 3 /kg không khí khô. - Ngoài ra trên đồ thị còn có đường I hc 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 (t A , ϕ A ) đến B (t B , 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 (I A - I B )/(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 ε AB Ký hiệu góc giữa tia AB với đường nằm ngang là α. Ta có ΔI = I B - I A = m.AD Δd= d B - dA = n.BC Trong đó m, n là tỉ lệ xích của các trục toạ độ. Từ đây ta có ε AB = ΔI/Δd = m.AD/n.BC ε AB = (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 ε AB . 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 : 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(I A , d A ) có khối lượng phần khô là L A với một lượng không khí ở trạng thái B(I B , d B ) có khối lượng phần khô là L B và thu được một lượng không khí ở trạng thái C(I C , d C ) có khối lượng phần khô là L C . Ta xác định các thông số của trạng thái hoà trộn C. H dIAIAIBICBdddACBCϕ=100% - Cân bằng khối lượng L C = (1-11) (1-12) t (1-13) (c) và trừ theo vế t (I A - I C ).L A = (I C - I B ).L (d A - d C ).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 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 . 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 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. 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. 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. 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 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 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. 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 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 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 80