Giáo trình Kỹ thuật nhiệt - Lạnh và điều hòa không khí (Trình độ: Cao đẳng)

ược thể hiện trong hình 2.42. Các bánh xe công tác quay là chủ yếu các bộ phận chuyển động duy nhất của máy nén ly tâm. Máy nén ly tâm đạt được áp lực vận tốc cao hơn với tốc độ cao hơn, và tốc độ quay khác nhau giữa 50 và 400 r / giây. Cả hai đơn vị mở và kín niêm phong được thực hiện và động cơ truyền động trực tiếp là phổ biến nhất, với tốc độ bánh răng loại tăng (Hình 2.40). Nói chung, các máy nén tốc độ cao hơn là chỉ có một tầng (một cánh quạt), là vận tốc khí cao hơn dẫn đến tỷ lệ nén cao hơn trên sân khấu. Máy nén 700-1 000 kW công suất làm lạnh, sử dụng R134a lạnh, có thể có một cánh quạt duy nhất, chỉ 152 mm - 203 mm, đường kính quay tại 400 r / giây. nhà máy tương tự làm lạnh áp suất thấp R123 và R113 trên thường yêu cầu một cánh quạt có đường kính lớn hơn hoặc hai cánh bơm, và hoạt động ở tốc độ thấp hơn. Ưu điểm chủ yếu là: - Linh hoạt theo tải trọng khác nhau - điều khiển công suất từ 100% đến 15% - Thích ứng với một phạm vi rộng của nhiệt độ hoạt động - Bộ phận chuyển động ít hơn so với máy xi lanh qua lại đa lớn - Đơn giản hóa hệ thống bôi trơn hoạt động rung và độ ồn rất thấp làm cho máy nén này thích hợp cho không khí điều hòa của tòa nhà lớn. d. Máy nén trục vít Máy nén trục vít được phổ biến trong ngành công nghiệp điện lạnh và ở một số khu vực điều hòa không khí. Các ứng dụng của loại máy nén này chủ yếu giới hạn bởi tải lạnh lớn khoảng 350 kW, khi lần đầu tiên được giới thiệu. Khi loại máy nén này được chấp nhận trong ngành công nghiệp, máy công suất nhỏ hơn là có sẵn. Ở Úc, máy nén trục vít đã được lắp đặt trong nhà máy chế biến thực phẩm lớn và kho lạnh, siêu thị, phà chở khách và điều hòa không khí tòa nhà lớn. Do thiết kế nhỏ gọn của chúng và dấu chân nhỏ, ốc vít bị làm lạnh cũng đang được sử dụng để nâng cấp xây dựng nhà máy điều hòa không khí. Các nhà sản xuất máy nén trục vít kết hợp các tính năng thiết kế khác nhau trong máy nén của họ. Hiệu quả của một máy nén khí trục vít phụ thuộc vào trường hợp đầu tiên về số lượng rò rỉ và những tổn thất dòng chảy đó xảy ra. Việc rò rỉ xảy ra khi hơi nén chảy trở lại đầu vào hoặc vào không gian ở áp suất thấp hơn thông qua các khe hở giữa các cánh quạt và giữa các cánh quạt và nhà ở, hoặc ở hai đầu. Tuy nhiên, vấn đề này rò rỉ trở lại đã được giải quyết bằng cách lưu thông qua máy nén một lượng lớn dầu - lên đến 4,5 lít cho mỗi thứ hai cho các máy lớn hơn 1 000 kW. Dầu được luân chuyển bằng phương tiện của một máy bơm và sự hiện diện của nó có hiệu quả phong ấn không gian giải phóng mặt bằng cần thiết giữa rotor và giữa các cánh quạt và nhà ở. Điều này đã áp đặt một số hình phạt như tải điện cao hơn để bơm dầu, nhu cầu tách dầu rất lớn (thường lớn hơn so với các máy nén và động cơ với nhau) và làm mát dầu, nhưng hiệu quả cao hơn có hơn bù lỗ. One major advantage is that the oil keeps the refrigerant discharge temperature low due to the oil absorbing much of the heat of compression and this permits much higher compression ratios than have ever been possible on single-stage units utilising ammonia refrigerant. Một lợi thế lớn là dầu giữ cho nhiệt độ xả lạnh thấp do dầu hấp thụ nhiều nhiệt nén và điều này cho phép các tỷ lệ nén cao hơn nhiều so với đã từng có thể trên đơn vị duy nhất giai đọan sử dụng môi chất lạnh amoniac. e. Máy nén xoắn ốc Các bộ phận chính của máy nén xoắn ốc là hai cuộn đường xoắn ốc phức tạp giống nhau cho thấy trong hình 2.50. Chúng được lắp ráp một góc tương đối 180 độ để chúng chạm tại một số điểm và hình thành một loạt các túi hình trăng lưỡi liềm. Một cuộn cố định và một di chuyển theo quỹ đạo xung quanh tâm của cuộn cố định. Cuộn quỹ đạo được truyền động bởi một cơ cấu tay quay lệch tâm ngắn đơn giản. Cặp điểm tiếp xúc giữa hai vách xoắn ốc di chuyển dọc theo đường cong xoắn ốc. Góc tương đối của hai cuộn thành viên được duy trì bằng công cụ của một cơ cấu khớp nối chống xoay được đặt giữa mặt sau của tấm cuộn quỹ đạo và phần đứng yên. Hình 2.50. Cấu hình cơ bản của máy nén xoắn ốc Quá trình nén được thể hiện trong hình 2.51. Cổng vào của máy nén ở ngoại vi của các cuộn. Khi trục khuỷu quay theo chiều kim đồng hồ, hơi được hút vào ở ngoại vi, bị mắc kẹt trong một cặp ngăn, và được nén bởi giảm thể tích của ngăn trong khi nó di chuyển về phía trung tâm của xoắn ốc. Hơi nén được xả thông qua cổng ra ở tâm của cuộn cố định. Vì một cặp mới của ngăn nén được hình thành với mỗi vòng trục quay, quá trình tương tự diễn ra nối tiếp sau quá trình trước đó. Dòng xả tương đối liên tục và không có van được yêu cầu. Hình . 2.51 Nguyên tắc nén * Ưu điểm của máy nén xoắn ốc: - Nhỏ hơn 40% so với máy nén kiểu pit tông tương đương - Nhẹ hơn 15% so với máy nén kiểu pit tông tương đương - Hiệu quả cao hơn 10% - Êm hơn 5% so với máy nén kiểu pit tông thông thường. 3.1.4. Phương pháp bôi trơn a. Phương pháp bôi trơn bắn tóe Trong hệ thống bắn tóe, các-te được làm đầy với dầu chính xác lên đến lớp lót của các vòng bi chính hoặc chính giữa các vòng bi chính trục khuỷu. Trong hoạt động, mỗi lần trục khuỷu xoay, các trục khuỷu hoặc lệch tâm sẽ nhúng vào dầu và văng hoặc bắn nó quanh bên trong máy nén. Dầu được quét lên các thân xi lanh, lên trên bạc lót chốt piston và vào những hốc nhỏ nơi rãnh dầu vào vòng bi chính. Đây là một hệ thống tuyệt vời cho sử dụng bình thường trong máy nén nhỏ. Một số máy nén thanh truyền có ít độ dốc hoặc gầu múc gắn chặt vào các đầu thấp để hỗ trợ khi lấy dầu và quăng nó xung quanh các bộ phận khác (xem hình 2.23). Thông thường, khe hở giữa các bộ phận chuyển động nhỏ hơn trong loại hệ thống này. Điều này chủ yếu là bởi vì, không bị áp lực, vòng bi ồn sẽ xảy ra ở khe hở nhỏ hơn so với các hệ thống bôi trơn cưỡng bức. b. Phương pháp bôi trơn cưỡng bức Hệ thống bôi trơn cưỡng bức là một hệ thống sử dụng một máy bơm dầu nhỏ để ép dầu tới các vòng bi chính, vòng bi thanh truyền thấp hơn, và trong một số trường hợp, các chốt piston. Hệ thống này đắt hơn do chi phí máy bơm và các chi phí khoan trục khuỷu và thanh truyền. Tuy nhiên, máy nén được bảo vệ tốt hơn ở tất cả thời gian và nó sẽ chạy nhẹ nhàng hơn mặc dù có những khoảng hở bạc đỡ ổ trục lớn hơn. Máy bơm dầu thường được gắn trên một đầu của trục khuỷu. Trong trường hợp máy bơm piston một lệch tâm sẽ được sử dụng. Bơm dầu bánh răng cũng có thể được lựa chọn. Bất cứ khi nào bơm dầu được sử dụng, một van xả quá tải phải được đưa vào đầu bơm để bảo vệ chống lại quá áp suất dầu. Hình 2.23. Máy nén pittông 2.23 hở 3.2. Thiết bị ngưng tụ và các bộ phận liên quan 3.2.1. Chức năng của thiết bị ngưng tụ Chức năng của thiết bị ngưng tụ là để loại bỏ nhiệt từ hơi môi chất lạnh nóng được bơm từ máy nén để hơi có thể được ngưng tụ thành lỏng để tái sử dụng. Bởi vì hơi từ máy nén hầu như luôn quá nhiệt, phần đầu tiên của thiết bị ngưng tụ phải loại bỏ nhiệt hiện, nhưng phần nhiều của thiết bị ngưng tụ được sử dụng để ngưng tụ hơi thành lỏng bằng cách loại bỏ nhiệt ẩn. Thiết bị ngưng tụ trong hệ thống lạnh là một bộ phận quan trọng nhất vì đi vào đó là tất cả hơi chứa đầy nhiệt được bơm bởi máy nén cưỡng bức dưới áp suất cao. Nó phải có công suất lớn hơn thiết bị bay hơi vì thiết bị ngưng tụ phải tỏa hết năng lượng cơ khí từ máy nén cũng như nhiệt hấp thụ trong thiết bị bay hơi. 3.2.2. Phân loại, cấu tạo a. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí * Phân loại Phần lớn các thiết bị ngưng tụ được thiết kế để sử dụng hoặc không khí, hoặc nước, hoặc kết hợp cả hai, làm môi trường làm mát. Các thiết bị ngưng tụ được phân loại theo loại môi trường làm mát, và có ba loại nói chung: - Làm mát bằng không khí - Làm mát bằng nước - Bay hơi * Cấu tạo - Thiết bị ngưng tụ đối lưu tự nhiên: Thiết bị ngưng tụ đối lưu tự nhiên, đôi khi được gọi là thiết bị ngưng tụ tĩnh, yêu cầu diện tích bề mặt tương đối lớn vì lượng không khí lưu thông qua thiết bị ngưng tụ rất nhỏ. Bởi công suất hạn chế của chúng, ngưng tụ đối lưu tự nhiên chỉ được sử dụng trong các ứng dụng nhỏ, chủ yếu là tủ lạnh và tủ đá gia đình. Hình. 3.2 Thiết bị ngưng tụ tĩnh ống có cánh, sử dụng dây thép hàn vào các ống môi chất lạnh Thiết bị ngưng tụ đối lưu tự nhiên được sử dụng trong tủ lạnh gia đình thường là loại hoặc ống có cánh hoặc loại bề mặt tấm. Khi ống có cánh được sử dụng (Hình 3.2), các cánh là dây hoặc các dải kim loại dẫn nhiệt tốt có lỗ để cho phép các ống đi qua chúng (Hình 3.3), liên kết vững chắc với các ống ngưng tụ. Bất cứ loại có cánh nào được sử dụng để làm tăng diện tích bề mặt của ngưng tụ, các cánh phải có khoảng cách rộng và do đó được thiết kế để ít hoặc không cản trở sự lưu thông tự do của không khí. Khoảng cách cánh rộng có lợi thế là làm giảm khả năng bị lỗi của thiết bị ngưng tụ với bụi bẩn hoặc sơ sợi. Thiết bị ngưng tụ ống có cánh được gắn vào hoặc mặt sau của tủ lạnh (Hình 3.2) hoặc ở một góc bên dưới tủ. Thiết bị ngưng tụ bề mặt tấm là loại ngưng tụ chế tạo dễ dàng nhất và nó cũng dễ làm sạch bên ngoài nhất. Tuy nhiên, nó cồng kềnh hơn (để có đủ diện tích làm mát) và chiếm nhiều không gian hơn so với các loại khác (xem Hình 3.4). Một phương pháp lắp đặt khác của thiết bị ngưng tụ kiểu này đã được phát triển, đặc biệt là kiểu tủ đá (xem Hình 3.5) và một số tủ lạnh gia đình. Điều này liên quan đến việc gắn các cuộn ngưng tụ vào bên trong của vỏ bên ngoài tủ, với các cuộn bay hơi ở bên ngoài của vỏ bên trong. Khi đó có thể dẫn đến chế tạo kinh tế, không khí chỉ có thể chảy qua 'tấm' bên ngoài tủ, và có thể bị hạn chế nghiêm trọng nếu tủ lạnh được tựa vào các bức tường hoặc các tủ khác. Hình. 3,4 Thiết bị ngưng tụ tĩnh kiểu bề mặt tấm với các ống môi chất lạnh đặt vào tấm kim loại để truyền nhiệt tối đa Chắc chắn, áp suất đầu đẩy cao sẽ dẫn đến và, tất nhiên, bất kỳ rò rỉ môi chất lạnh bên trong lớp cách nhiệt sẽ đòi hỏi hầu như là thay thế tủ hoàn toàn, hoặc lắp đặt một thiết bị ngưng tụ bên ngoài Hình 3.6 minh họa bố trí ngưng tụ xung quanh các đường ngoài của tủ đông. Mặc dù không hiệu quả, nhiệt từ ngưng tụ giữ nhiệt độ vỏ bên ngoài cao hơn so với điểm sương của không khí và ngăn ngừa sự ngưng tụ của hơi nước trên tủ. Thay vì sử dụng các phần tử tiêu thụ điện năng, đường khí nóng giữa máy nén và thiết bị ngưng tụ thường được hướng xung quanh khung sàn hoặc thoát nước rã đông của các buồng kết đông thương mại và công nghiệp, để ngăn chặn sự hình thành băng ở những điểm quan trọng. Hình 3.6. Minh họa bố trí ngưng tụ xung quanh các đường ngoài của tủ đông. b. Thiết bị ngưng tụ cưỡng bức * Phân loại Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí sử dụng quạt điện hoặc quạt gió để tạo ra thông gió cưỡng bức có thể được chia thành hai nhóm theo vị trí của thiết bị ngưng tụ: - Lắp trên bệ máy: là một loại cố định trên bệ máy chung với máy nén và máy nén truyền động, vì thế nó trở thành một phần không thể thiếu của hợp khối "cụm ngưng tụ 'làm mát bằng không khí (xem hình 3.7 và 3.8). Lưu thông cưỡng bức được tạo ra bởi một quạt lớn, nằm trên động cơ hoặc được gắn vào bánh đà máy nén trên các cụm ngưng tụ loại hở. - Tách biệt: là một ngưng tụ được đặt tách biệt (thường có khoảng cách xa) với máy nén, và các đơn vị công suất lớn hoạt động trong khu vực bị hạn chế. Các đơn vị sử dụng tối thiểu phụ kiện và hầu như không cần bảo trì. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí tách biệt có thể được đặt trong nhà hoặc ngoài trời (xem Hình 3.9). Hình . 3.9 Bộ ngưng tụ làm mát bằng không khí tách biệt c. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước * Phân loại Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước đưa ra lợi thế đáng kể, đặc biệt đối với máy lớn. Chúng bao gồm nhiều thiết bị ngưng tụ nhỏ gọn hơn, áp suất đầu đẩy thấp hơn, và sau đó tăng công suất đơn vị với yêu cầu điện năng thấp hơn. Tuy nhiên, do sự thiếu hụt trên toàn thế giới về nước ngọt, rất ít nước có thể đủ khả năng để chạy nước thải, đặc biệt là ở các tốc độ theo nhu cầu điều hòa không khí lớn. Ví dụ, một máy điều hòa không khí có kích thước theo yêu cầu của một tòa nhà văn phòng lớn có thể sử dụng 160 000 lít nước mỗi giờ trong mùa hè. Vì lý do này, tất cả máy lạnh và máy điều hòa không khí phải tái tuần hoàn nước, sử dụng tháp giải nhiệt để làm mát nước do bay hơi. Bằng cách này, mỗi lít nước được sử dụng có thể hấp thụ khoảng 40 lần lượng nhiệt thải từ bình ngưng. Thiết bị ngưng tụ bay hơi cũng tái tuần hoàn nước và sẽ được xem xét sau. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước đưa ra lợi thế đáng kể, đặc biệt đối với máy lớn. Chúng bao gồm nhiều thiết bị ngưng tụ nhỏ gọn hơn, áp suất đầu đẩy thấp hơn, và sau đó tăng công suất đơn vị với yêu cầu điện năng thấp hơn. Tuy nhiên, do sự thiếu hụt trên toàn thế giới về nước ngọt, rất ít nước có thể đủ khả năng để chạy nước thải, đặc biệt là ở các tốc độ theo nhu cầu điều hòa không khí lớn. Ví dụ, một máy điều hòa không khí có kích thước theo yêu cầu của một tòa nhà văn phòng lớn có thể sử dụng 160 000 lít nước mỗi giờ trong mùa hè. Vì lý do này, tất cả máy lạnh và máy điều hòa không khí phải tái tuần hoàn nước, sử dụng tháp giải nhiệt để làm mát nước do bay hơi. Bằng cách này, mỗi lít nước được sử dụng có thể hấp thụ khoảng 40 lần lượng nhiệt thải từ bình ngưng. Thiết bị ngưng tụ bay hơi cũng tái tuần hoàn nước và sẽ được xem xét sau. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước có được hiệu quả của chúng từ thực tế là: - Nước là thường mát hơn không khí mùa hè và điều này làm giảm áp lực đầu đẩy của bộ ngưng cho hiệu suất thể tích cao hơn - Truyền nhiệt từ kim loại tới chất lỏng lên đến 50 lần nhanh hơn từ kim loại tới không khí, do đó, diện tích bề mặt ngưng tụ nhỏ hơn nhiều có thể mang lên đến 30 000 kJ nhiệt mỗi giờ tới nước di chuyển, so với chỉ có 600 calo mỗi giờ tới không khí di chuyển. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước chủ yếu sử dụng ống đồng để ngăn ngừa ăn mòn, và cho truyền nhiệt tối đa, và trong các đơn vị lớn, ống có cánh bên trong cũng được sử dụng như một lợi thế. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước thương mại có ba loại cơ bản: - Loại vỏ và giàn ống - Ống-trong-ống, hoặc loại đôi-ống - Loại vỏ và nhiều ống (ống chùm) * Cấu tạo - Loại vỏ và giàn ống: Thiết bị ngưng tụ vỏ hoặc vỏ và giàn ống như thường gọi, là một bồn chứa làm bằng thép với các ống đồng lắp trong vỏ. Nước tuần hoàn qua các ống và ngưng tụ khí nóng thành lỏng. Phần dưới của vỏ phục vụ như bộ chứa lỏng (xem hình 3.18 (a) và (b)). Ưu điểm của kiểu cấu tạo này là thiết kế gọn nhất, loại bỏ các quạt và thiết bị ngưng tụ tách biệt. Ngoài ra, nó cho phép lắp ráp rất linh hoạt. Một số công ty sản xuất loại ngưng tụ này với sự khác biệt là thay vì giàn ống đồng được sử dụng cho nước đi qua, bộ chứa lỏng được thực hiện với vách đôi; nước làm mát lưu thông giữa vách đôi của bộ chứa lỏng. Loại này có thể được sử dụng cho các đơn vị nhỏ với nước chảy lãng phí, trong trường hợp này nó được vận hành kết hợp với van nước mà hoạt động hoặc từ áp lực đầu đẩy hoặc nhiệt độ nước, điều tiết dòng chảy của nước theo yêu cầu của tải và nhiệt độ của ngày. Các van này sẽ được mô tả trong chương này (xem Hình 3.28). Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống sử dụng tháp giải nhiệt từ xa và tái tuần hoàn nước bơm qua chúng. Nhiều thiết bị ngưng tụnhư vậy có thể được kết nối với một tháp giải nhiệt duy nhất, do hệ thống như vậy vẫn có thể đạt hiệu quả kinh tế. Những thiết bị ngưng tụ này thường không được sử dụng trên máy quá 35 kW công suất làm lạnh. - Thiết bị ngưng tụ Ống trong- ống: Loại thứ hai của thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước, mà rất phổ biến bởi vì nó có thể dễ dàng được thực hiện để phù hợp với kích thước của các đơn vị được làm lạnh, là loại ống đôi. Một ống đặt bên trong ống khác bằng cách như vậy mà nước đi qua ống bên trong làm mát môi chất lạnh trong ống bên ngoài. Ống bên ngoài cũng được làm mát bằng không khí trong phòng, cho phép hoạt động rất hiệu quả. Thiết bị ngưng tụ này có thể được chế tạo hoặc bằng kiểu xoắn ốc hình trụ hoặc theo kiểu hình chữ nhật (xem hình 3.19). Các thiết bị ngưng tụ nhỏ loại này có thể chạy nước để lãng phí, và sử dụng các van nước điều tiết dòng chảy. Tuy nhiên, những thiết bị ngưng tụ này thường được sử dụng kết hợp với một tháp giải nhiệt và nước được tái tuần hoàn. Nước đi vào thiết bị ngưng tụ tại điểm mà môi chất lạnh rời khỏi thiết bị ngưng tụ để đi vào bình chứa lỏng, và nước rời khỏi thiết bị ngưng tụ tại điểm mà máy nén được kết nối với nó. Đây được gọi là cấu trúc ngược dòng (hoặc dòng ngược). Nước ấm nhất tiếp giáp với môi chất lạnh nóng nhất, và nước lạnh nhất liền kề với môi chất lạnh lạnh nhất (xem Hình 3.19). Các máy nén làm mát bằng nước đôi khi được sử dụng với các thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước. Dòng nước, với một vài trường hợp ngoại lệ, đầu tiên đi qua các thiết bị ngưng tụ, sau đó đi qua đầu xi-lanh, và cuối cùng thoát ra đi vào cống. Lưu lượng nước qua các thiết bị ngưng tụ được điều chỉnh bằng van nước tự động, tương tự như được sử dụng trên các loại trước đó. Hình . 3.19 Ống đúp, thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước - Thiết bị ngưng tụ vỏ-và ống: 1. Bơm dầu làm mát và lọc. 2. Nắp hộp nước có thể tháo rời, để kiểm tra và làm sạch định kỳ 3. Các ống trao đổi nhiệt là đồng với quạt ép đùn. 4. Tấm ngăn đỡ ống. 5. Ống phân phối môi chất lạnh trong thiết bị bay hơi. 6. Unishell thiết kế với tấm chia lõm tách mát và ngưng tụ. đến thiết bị làm lạnh. 7. Buồng phao với van điều khiển bên cao duy trì dòng môi chất lạnh từ thiết bị ngưng tụ 8. Trung tâm điều khiển với các linh kiện bán dẫn phù hợp với công suất máy để làm mát nhu cầu phụ tải. 9. Bám càng vận chuyển vĩnh viễn Thiết bị ngưng tụ vỏ và ống có công suất thay đổi từ 7 kW làm lạnh lên đến 3 500 kW làm lạnh hoặc hơn. Đường kính vỏ dao động từ khoảng 100 mm lên đến 2 mét, trong khi chiều dài ống dao động từ khoảng 1 m đến 6 m. Số lượng và đường kính của ống phụ thuộc vào đường kính của vỏ. Đường kính ống 15 mm đến 50 mm là phổ biến, trong khi đó số ống trong thiết bị ngưng tụ thay đổi từ vài ống như là sáu hoặc tám đến nhiều như một nghìn hoặc hơn. Các tấm mặt bích của thiết bị ngưng tụ được tháo rời cho phép làm sạch cơ học ống nước. 3.2.3. Chức năng của tháp làm mát Nói đúng ra, tháp giải nhiệt (Hình 3.23) không phải là một phần của hệ thống máy lạnh, nhưng được sử dụng để làm mát nước ngưng nóng để nó có thể được tái sử dụng. Tuy nhiên, nó là sự bay hơi của nước, cộng với sự hấp thu các chất ô nhiễm trong không khí bởi nước trong tháp làm mát, nó gây ra các vấn đề ăn mòn tốn kém. 'Xả nước' - cũng như xử lý nước, một số nước phải luôn luôn 'xả nước' cho lãng phí, để ngăn ngừa sự đậm đặc của các chất rắn khi nước bốc hơi. Điều này là tốn kém khi nhiều hóa chất xử lý cũng bị mất. Lượng ‘xả nước' thay đổi tùy theo chất rắn trong nước và sự tăng nhiệt độ nước. Đối với một sự gia tăng nhiệt độ 5 độ Kelvin, ''Xả nước ' 0,3%, và 10 K tăng, ''Xả nước ' 0,7%, của lít / giây lưu thông. Lưu lượng nước qua các ống ngưng tụ nên được các thứ tự là 0,2 lít /giây cho mỗi 3,5 kW lạnh, trong khi vận tốc dòng chảy nên đủ thấp để ngăn ngừa sự xói mòn ống tại các nắp che hoặc uốn cong 'U' bởi chất rắn trong nước. Hình 3.23 Tháp làm mát lớn cho thấy quạt, động cơ, sàn phân phối nước có lỗ, và hai bên mái hắt. (Điền đầy bên trong tháp giải nhiệt này là những thanh gỗ được xử lý) * Chú ý: nhiệt độ ngưng tụ đối với các đơn vị làm mát bằng nước có thể ở mức dưới 20 K so với các đơn vị làm mát bằng không khí tương tự. Điều này dẫn đến tăng ít nhất 20% công suất làm lạnh. Do tình trạng thiếu nước, chạy lãng phí nước được giới hạn bởi luật pháp, và hầu hết các máy làm mát bằng nước sử dụng tháp giải nhiệt để giảm nhiệt độ nước trở lại tuần hoàn qua bình ngưng. Các tòa tháp được xây dựng trên mái của tòa nhà hoặc ở những nơi không khí có thể lưu thông tự do qua chúng. Các siêu thị có thể sử dụng một tháp làm mát để các máy làm lạnh cũng như điều hòa không khí, nhưng tháp làm mát nhỏ của một vài kW công suất làm lạnh cũng có sẵn. 3.2.4. Phân loại, cấu tạo a. Phân loại Tháp giải nhiệt được chia thành hai loại: - Tháp thông gió tự nhiên hoặc gió nơi lưu thông của không khí thông qua các tháp phụ thuộc vào gió thiên nhiên chuyển động - Tháp cưỡng bức hoặc thông gió nhân tạo qua đó không khí được ép hoặc được hút bởi quạt. Tuy nhiên, hầu hết các tháp làm mát lớn có trong thực tế, sự kết hợp của cả hai, có quạt điều khiển bằng nhiệt độ nước, mà chỉ chạy khi nhiệt độ nước vượt quá một giới hạn nhất định - thường là khoảng 25 °C. Dưới nhiệt độ này, những tháp (thường) gắn trên mái nhà dựa vào làn gió tự nhiên để làm bay hơi nước phun từ đỉnh tháp. b. Cấu tạo Bất kể loại tháp giải nhiệt, nước tuần hoàn khác mộ ít so với thể hiện trong hình 3.24. Trong hoạt động có một hồ chứa nước trong một bể hoặc bồn ở dưới cùng của tháp. Từ bồn này, nước được bơm qua thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước, sau đó, nhận được nhiệt ngưng tụ, nước bơm lên đỉnh tháp và ra ngoài thông qua các vòi phun hoặc các thiết bị phân phối tương tự tràn trên các thanh gỗ sắp xếp lỏng lẻo hoặc lấp đầy nhựa tương tự, qua đó nước nhỏ giọt xuống bồn ngược lại các luồng không khí làm mát (xem Hình 3.24). Hình . 3.24 Phần điền đầy điển hình của một tháp giải nhiệt – điền đầy cung cấp bề mặt làm mát và nước dải đều; không khí di chuyển ngang qua giọt nước và điền vào các bề mặt Nước đi vào tháp ở 32 °C đến 38 °C sẽ được làm mát chủ yếu là do bốc hơi khoảng 5% thể tích của nó, với mỗi kg nước bốc hơi hấp thụ nhiệt ẩn 2 250 kJ cho mỗi kg. Tại Perth, trong đó trên 35 °C ngày bóng ướt Nhiệt độ trung bình 24 ° C, nước sẽ nguội đến khoảng 24 ° C vào thời điểm nó đạt tới lưu vực, và có thể được tái tuần hoàn ngay lập tức. Tuy nhiên, ở vùng khí hậu ẩm ướt hơn, tỷ lệ bốc hơi sẽ thấp hơn, và tháp phải được lớn hơn nhiều là giảm nhiệt độ sẽ ít hơn nhiều. vùng khí hậu khô cho làm mát hiệu quả nhất do nhiệt độ bầu ướt thấp, nhưng khu vực khô thường thiếu nước vừa đủ để ngưng tụ làm mát bằng nước. Nước bốc hơi được thay thế bằng nước 'bổ sung' từ lưới, đi vào thông qua một điều khiển phao đến bồn. Nếu quạt được điều khiển theo ổn nhiệt và tháp ở một vị trí có nhiều gió, quạt sẽ tắt nếu nhiệt độ nước giảm xuống dưới 25 °C. Hình . 3,25 Tháp giải nhiệt Hyperbolic 3.3. Thiết bị bay hơi 3.3.1. Nhiệm vụ của thiết bị bay hơi Thiết bị bay hơi là một bình truyền nhiệt trong đó môi chất lạnh bốc hơi với mục đích lấy đi nhiệt từ không gian được làm lạnh hoặc vật liệu. they are to cool. Định nghĩa thiết lập không có giới hạn về kích thước, hình dạng, hoặc hoạt động của thiết bị bay hơi, mà chủ yếu là bình truyền nhiệt, và do đó có thể được thiết kế theo cấu hình hiệu quả nhất cho các sản phẩm hoặc vật liệu mà chúng là để làm mát. Trong các phần tiếp theo của chương này các loại thiết bị bay hơi chủ yếu được phân loại, kiểu cấu tạo được liệt kê, và các loại chuyên môn nào đó được giới thiệu. 3.3.2. Các kiểu thiết bị bay hơi a. Tiết lưu trực tiếp (DX) Tiết lưu trực tiếp (DX), trong đó lỏng được đưa vào tại một đầu của ống thông qua bộ phận hạn chế, và chảy qua ống, bay hơi khi nó đi. Điều khiển chính xác, tất cả lỏng sẽ bốc hơi ngay trước đầu ra của ống tới đường hút. b. Bay hơi kiểu ngập Bay hơi kiểu ngập thường được thừa nhận là có hiệu quả hơn DX. Tuy nhiên, do nhiều biến có liên quan, có rất ít bằng chứng để hỗ trợ tuyên bố này, ngoại trừ trong trường hợp của các ứng dụng chất lỏng làm mát. 3.3.3. Phân loại, cấu tạo a. Thiết bị bay hơi ống trơn Thiết bị bay hơi ống trơn thường được chế tạo bằng hoặc ống thép hoặc nhôm hoặc ống đồng. Ống thép được sử dụng cho các thiết bị bay hơi lớn và cho thiết bị bay hơi được sử dụng với amoniac, trong khi ống đồng hoặc nhôm được sử dụng trong sản xuất các thiết bị bay hơi nhỏ hơn nhằm mục đích để sử dụng với môi chất lạnh khác với amoniac. Dàn ống trơn có sẵn một số kích cỡ, hình dạng và kiểu dáng, và thường được yêu cầu làm cho các ứng dụng riêng lẻ (xem Hình 4.3). Hình 4.3. Thiết bị bay hơi ống trơn b. Thiết bị bay hơi bề mặt tấm Có một vài kiểu thiết bị bay hơi bề mặt tấm. Một số được cấu tạo từ hai tấm kim loại phẳng, dập nổi và hàn lại với nhau để tạo ra đường dẫn cho môi chất lạnh chảy giữa hai tấm (xem Hình 4.4). Đây là loại đặc biệt của thiết bị bay hơi bề mặt tấm được sử dụng rộng rãi trong tủ lạnh gia dụng và tủ đá dân dụng bởi vì dễ dàng làm sạch, chế tạo kinh tế, và có thể dễ dàng hình thành bất kỳ yêu cầu hình dạng khác nhau Hình 4.4 Thiết bị bay hơi bề mặt tấm Một kiểu thiết bị bay hơi tấm được thể hiện trong hình 3.6 (b), nơi các ống môi chất lạnh này được gắn vào một tấm kim loại. Các tấm có thể là lớp lót bên trong của tủ lạnh thực tế. c. Thiết bị bay hơi có cánh Dàn ống có cánh là dàn ống trơn khi mà tấm kim loại hoặc cánh đã được lắp đặt (xem hình 4.5). Các cánh, phục vụ như các bề mặt hấp thụ nhiệt thứ cấp, có tác dụng làm tăng diện tích bề mặt tổng thể của thiết bị bay hơi, từ đó nâng cao hiệu quả của nó. Với thiết bị bay hơi ống trơn, phần nhiều không khí lưu thông qua dàn ống đi qua không gian giữa các ống và không tiếp xúc với bề mặt cuộn ống. Khi cánh được thêm vào cuộn ống, cánh kéo dài ra không gian giữa các ống và hoạt động như bộ thu nhiệt. Chúng lấy nhiệt từ phần không khí mà bình thường không tiếp xúc với bề mặt chính và dẫn nó trở lại ống. Để có hiệu quả rõ ràng, các cánh phải được kết nối với ống theo cách mà tiếp xúc nhiệt tốt giữa các cánh và ống được đảm bảo. Trong một số trường hợp cá biệt, cánh được hàn trực tiếp vào ống. Trong những trường hợp khác, cánh được trượt trên ống và ống được mở rộng bằng áp lực hoặc một số cách như vậy để cánh bám chặt vào bề mặt ống và thiết lập tiếp xúc nhiệt tốt. Một biến thể của phương pháp thứ hai là loe sơ lỗ cánh để cho cánh trượt trên ống. Sau khi cánh được lắp đặt, chỗ loe được nắn thẳng và cánh bám chặt vào ống. Hình . 4.5 Cuộn có cánh thông gió tự nhiên điển hình 3.4. Thiết bị tiết lưu môi chất lạnh thông dụng 3.4.1. Chức năng của thiết bị tiết lưu mội chất lạnh thông dụng - duy trì mức độ không thay đổi của quá nhiệt hút tại đầu ra của dàn bay hơi - giữ dàn bay hơi được làm đầy với môi chất lạnh dưới tất cả các điều kiện 3.4.2. Tổng quan về các loại thông dụng a. Van tiết lưu tự động Vận hành: - Áp suất lò xo thiết lập theo áp suất dàn bay hơi yêu cầu - Khi áp suất bay hơi giảm, van mở, dòng chất lỏng đi vào dàn bay hơi - Khi áp suất dàn bay hơi tăng, van đóng Bất lợi của van tiết lưu tự động: Hhiệu quả kém hơn so với các thiết bị đo khác (năng suất hạn chế) - Thất thoát trong năng suất và hiệu quả nén - Không thể được dùng với một điều khiển LP b. Van tiết lưu nhiệt Cấu tạo van tiết lưu nhiệt: - Phản ứng lại nhiệt độ và áp suất - Bộ phận cấp điện - Cơ chế van - Điều chỉnh quá nhiệt - Lọc đầu vào Đặc điểm van tiết lưu nhiệt: - Dễ dàng thích nghi với nhiều loại hệ thống làm lạnh - Được dùng rộng rãi nhất trong thiết bị đo - Phù hợp với các hệ thống có tải vận hành đa dạng - Phù hợp với nhiều hệ thống 4. Các điều kiện vận hành cơ bản của hệ thống lạnh 4.1. Các điều kiện môi trường xung quanh Không khí/môi trường xung quanh cần được quan tâm. Ví dụ: - Nhiệt độ xung quanh đối với giàn bay hơi sẽ là nhiệt độ của không khí trong phòng lạnh. - Nhiệt độ xung quanh đối với bình ngưng sẽ là nhiệt độ của không khí xung quanh bình ngưng. Lưu ý: Hầu hết các tủ lạnh đều có xu hướng sử dụng nó để miêu tả Nhiệt độ không khí bên ngoài 4.2. Các thông số khí hậu thông thường Độ ẩm tương đối: Một yếu tố quan trọng đáng quan tâm khác trong máy lạnh đó là độ ẩm tương đối.Độ ẩm tương đối được định nghĩa là: ‘Lượng nước bay hơi trong một mẫu không khí so sánh với lượng nước được bao gồm trong khí quyển ở điều kiện bão hòa” Nhiệt độ điểm sương: -Sự ngưng tụ xảy ra tại nhiệt độ điểm sương. -Nhiệt độ điểm sương và sự ngưng tụ khác nhau với các điều kiện không khí khác nhau. -Bạn có thể thấy sự ngưng tụ xảy ra trên cỏ, và có thể so sánh với sự ngưng tụ xảy ra trên giàn bay hơi Chương 2. Các điều kiện vận hành điều hòa không khí cơ bản Mã chương: MH24 – 02 Giới thiệu: Chương này cung cấp cho sinh viên học sinh những kiến thức cơ bản về điều hòa không khí: các khái niệm, các kiểu và cách tính toán chu trình điều hòa không khí cơ bản, đồ thị không khí ẩm và chức năng một số các thiết bị sử dụng trong thông gió và điều hòa không khí. Mục tiêu: - Trình bày được các quá trình điều hòa không khí cơ bản và làm việc an toàn với các hệ thống điều hòa không khí; - Xác định được các điều kiện hoạt động cơ bản của hệ thống điều hòa không khí bao gồm: nhiệt độ không khí, lưu lượng không khí, độ ẩm tương đối, sử dụng thành thạo các dụng cụ đo lường và các phương pháp tính toán cơ bản; - Rèn tính tỉ mỉ, nghiêm túc, khả năng tư duy logic, tính chủ động trong học tập. Nội dung chính: 1. Kỹ thuật điều hòa không khí và các tiêu chuẩn cơ bản 1.1. Ngành điều hòa nhiệt độ 1.1.1. Phân loại ngành điều hòa nhiệt độ a. Điều hòa nhiệt độ gia dụng Điều hòa không khí bất kỳ mà nó có chức năng chính là điều hòa không khí thoải mái cho con người được gọi là máy điều hòa không khí tiện nghi. Lắp đặt điển hình của điều hòa tiện nghi có thể được thấy trong những ngôi nhà, trường học, văn phòng, nhà thờ, nhà trọ, cửa hàng bán lẻ, các tòa nhà công cộng, nhà máy, ô tô, xe buýt, xe lửa, máy bay, tàu, vv b. Công nghiệp Một hệ thống điều hòa không khí mà không có mục đích chính là điều hòa không khí thoải mái cho con người được gọi là máy điều hòa không khí công nghiệp. Một ví dụ điển hình của điều hòa không khí công nghiệp là hệ thống cung cấp cho các thiết bị điện tử như máy tính. Thường thì những hệ thống tình cờ phục vụ như điều hòa không khí thoải mái nhưng đây không phải là chức năng chính của hệ thống. 1.1.2. Các loại điều hòa nhiệt độ thường sử dụng a. Hệ thống điều hòa không khí khép kín Các đơn vị độc lập hoặc có điều hòa không khí đơn nhất được cung cấp hoàn chỉnh với tất cả các thành phần cần thiết để cài đặt. Tại hầu hết nó đòi hỏi kết nối của các chất làm lạnh và đường dây điện nếu các thành phần cuộn dây quạt hoặc ngưng được cài đặt riêng một số khoảng cách từ máy nén. Kích thước của máy điều hòa không khí (có nghĩa là, năng lực) cần thiết cho điều hòa vùng duy nhất có thể thay đổi từ 2 kW và 30 kW công suất làm lạnh. Một số máy lớn hơn được thiết kế cho một ứng dụng cụ thể cũng có thể rơi vào phạm vi đơn-zone. Phòng đơn vị điều hòa không khí thường được bán bởi những người bán hàng trên cơ sở kích thước phòng, và cài đặt bởi lao động không có tay nghề hoặc bên mua, sử dụng nguồn điện hiện có một pha. Tuy nhiên, nhiều đơn vị đòi hỏi một ổ cắm 15 amp với thiết bị bảo vệ riêng của mình (hoặc cầu chì ngắt mạch). Đơn vị điều hòa không khí khép kín trên 25 kW được hầu như luôn luôn kết nối với ống làm việc để làm giảm tiếng ồn và phân phối khí vấn đề. Họ thường được chia thành các gói độc lập như: - Ngưng tụ từ xa - Máy nén và điều khiển đơn vị - Đơn vị cuộn dây quạt Những gói độc lập cho phép mỗi thành phần được cài đặt ở vị trí thuận tiện nhất và hiệu quả của nó. Mức độ tiếng ồn từ các gói nén thường đòi hỏi một vị trí phòng bên ngoài hoặc cây, nơi mà tiếng ồn sẽ không xúc phạm hoặc chủ sở hữu hoặc láng giềng. Hệ thống máy lạnh dân cư: Bởi vì tính linh hoạt vốn có của nó, hệ thống điều hòa không khí khép kín đã được chìa khóa cho sự chấp nhận trên toàn thế giới của máy điều hòa không khí tiện nghi cho các ứng dụng dân cư. Hệ thống phân tách, đặc biệt, đã có sự tăng trưởng chưa từng có vì những yêu cầu năng lượng thấp hơn và chi phí lắp đặt so với các hệ thống ống dẫn. Thiết bị khép kín cung cấp cho người mua một sự lựa chọn rộng của các định dạng khác nhau, từ các window- đơn vị gắn với các loại khác nhau của hệ thống phân chia. Điều hòa không khí khác nhau thường được phân loại theo sự sắp xếp của cơ chế như sau: Đơn vị cửa sổ (phòng máy lạnh hoặc racs): Hình 20.3. Điều hòa cửa sổ Đây là loại hình đơn vị có thể được mua từ siêu thị hay bất kỳ cửa hàng điện cũng giống như bạn sẽ mua một hộp sơn hoặc một máy sấy tóc, với những hướng dẫn ngắn gọn cung cấp để tự cài đặt. Các thành phần chính của các đơn vị này bao gồm các van đảo chiều, các yếu tố nóng và máy điều nhiệt ngoài trời. Các thành phần này được trang bị với các mô hình khác nhau theo chức năng đông của họ. Các chức năng đông của đơn vị điều hòa không khí cửa sổ có thể là một trong hai.Các đơn vị cửa sổ được thiết kế để phù hợp với một cửa sổ mở hoặc mở tường đặc biệt (Hình 20.3). b. Hệ thống tách Như tên cho thấy, 'hệ thống chia' bao gồm các đơn vị nhà máy lắp ráp riêng biệt. Có đơn vị trong nhà mà thường bao gồm một quạt, cuộn dây trong nhà, lọc khí, bộ vi xử lý và bộ cảm biến. Thông thường, chúng được điều hành bởi một điều khiển từ xa cầm tay. Đơn vị ngoài trời máy nén, cuộn dây ngoài trời, kiểm soát chất làm lạnh và van đảo chiều, và thường là trước khi bị buộc tội làm lạnh. Các đơn vị trong nhà cho hệ thống phân chia có thể treo tường, dưới trần nhà, trần cassette, tủ đứng đơn vị giao diện điều khiển hoặc vách ngăn gắn kết. Có rất nhiều cấu hình khác nhau cho hệ thống phân chia; có chia tách đơn (một đơn vị trong nhà và một đơn vị ngoài trời) như trong hình 20.6 và chia tách đa (một hoặc nhiều đơn vị ngoài trời với một số đơn vị trong nhà). . Với chia đa, có cần phải được xem xét cẩn thận trong thiết kế để đảm bảo rằng sự cân bằng trong nhà và ngoài trời năng lực. Hình 20.6. Hệ thống điều hòa không khí tách Các loại dàn lạnh sử dụng sẽ phụ thuộc vào ứng dụng. cassette trần cho phân phối không khí tốt; Tuy nhiên, cần có không gian trần đủ cho họ và các cài đặt, mà đòi hỏi phải cắt một lỗ khá lớn ở trần nhà, là phức tạp hơn một tách treo tường. chia tách treo tường dễ dàng cài đặt miễn là một bức tường bên ngoài có sẵn. Họ cần được gắn kết, nơi họ sẽ cung cấp cho phân phối không khí tốt để các khu vực có điều kiện. Dưới trần đơn vị cũng khá linh hoạt, nơi không gian tường là có hạn, nhưng truy cập vẫn còn cần thiết cho đường ống và hệ thống thoát nước. console Tầng gắn trên có xu hướng không để cho phân phối khí rất tốt và họ mất không gian sàn, nhưng có thể là một câu trả lời trong một số tình huống. Các đơn vị vách ngăn gắn trên đòi hỏi phải sửa đổi trần gắn kết nó ra khỏi tầm nhìn. Nó tương tự như một đơn vị ngầm hoá nhưng không sử dụng bất kỳ ống dẫn. Đồng ống, kiểm soát và hệ thống dây điện kết nối các đơn vị trong nhà và ngoài trời. Các đơn vị trong nhà có để có thể thoát condensate (nước) với bên ngoài. Điều này có thể dễ dàng đạt được nếu các đơn vị trong nhà được gắn trên một bức tường bên ngoài; Tuy nhiên, nếu điều này là không thực hiện được, sau đó một máy bơm ngưng tụ sẽ phải được sử dụng. Khoảng cách giữa các đơn vị trong nhà và ngoài trời thường được giới hạn từ 10 đến 15 mét. Chăm sóc cũng cần được thực hiện để đảm bảo rằng thang máy thẳng đứng giữa các đơn vị trong nhà và ngoài trời là không quá nhiều. Luôn luôn kiểm tra với hướng dẫn của nhà sản xuất trước khi định vị các đơn vị. c. Đơn vị đóng gói Đơn vị đóng gói được áp dụng để sử dụng hoặc thương mại hoặc khu dân cư và bao gồm một thiết bị bay hơi hoặc cuộn dây làm mát, quạt không khí cung cấp và kết hợp máy nén / bình ngưng tất cả các cài đặt cùng trong tủ duy nhất (xem hình 20.13). Các nhà sản xuất thiết bị điều hòa không khí đã thiết kế một số đơn vị điều hòa không khí đóng gói là đơn vị cuộn dây quạt và các đơn vị ngưng tụ của một loại phân chia hệ thống điều hòa không khí, bắt vít lại với nhau để tạo thành một gói đơn vị điều hòa không khí trung tâm (xem hình 20.14 và 20.15 (b)). Các đơn vị điều hòa không khí đóng gói được thiết kế để được cài đặt từ bên ngoài hoặc nội bộ; Tuy nhiên, để giảm thiểu sự giới thiệu của tiếng ồn đối với các không gian có điều kiện các đơn vị thường được cài đặt trên hoặc liền kề với mái của tòa nhà, trong trường hợp thời tiết bằng chứng 1.2. Làm việc an toàn với hệ thống điều hòa không khí Xác định tải phòng từ một máy điều hòa không khí Điều tra mẫu, hoặc ước tính từ các hình thức hoặc các chương trình đã được phê duyệt khác. Chọn hệ thống với công suất gần nhất với mà tính toán. Thông thường chọn hệ thống với công suất lớn hơn tải trọng tính toán, nhưng dữ liệu mẫu khảo sát xem xét trước khi thiết bị hiển nhiên cỡ thừa. Đối với khí hậu nóng và ẩm, công suất có thể giảm từ 5% đến 10% so với công suất định mức. Luôn luôn kiểm tra với nhà sản xuất để xác định sự phù hợp của đơn vị cho hoạt động liên tục trong ambients cao. khí hậu nóng gọi cho các đơn vị đặc biệt, không chỉ đơn thuần là đơn vị quá khổ mà vẫn có thể vượt quá mức đánh giá cường độ dòng điện trên 40 ° C. * Dữ liệu được lấy từ một dòng tiêu chuẩn của RAC và chút thay đổi. số mô hình không liên quan đến bất kỳ làm cụ thể. * Dữ liệu từ dòng tiêu chuẩn, nhưng số mô hình không liên quan đến bất kỳ làm cụ thể. + Hai quạt giai đoạn duy nhất kết nối với một trong mỗi giai đoạn. 1.3. Thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm tương đối Nhiệt độ bầu khô- là nhiệt độ không khí được tính bằng nhiệt kế thông thường. Thủy ngân là loại nhiệt kế chính xác nhất. (DB oc ) Nhiệt độ bầu ướt được tính bằng nhiệt kế thông thường có miếng vải được làm ướt hoặc bấc của bầu thủy ngân. Nhiệt độ được ghi lại thẳng hàng cùng với lượng độ ẩm chứa trong không khí. Điều này có nghĩa là khi không khí chứa nhiều độ ẩm hơn, thì sẽ có rất ít độ ẩm bay hơi khỏi bầu ướt và gần như không có độ lệch nào xảy ra giữa nhiệt kế bầu khô và nhiệt kế bầu ướt. Khi không khí khô, sự chênh lệch lớn sẽ được ghi lại. Qúa trình này được biết đến - Độ lệch ẩm kế. Sự khác biệt càng lớn thì độ ẩm tương đối và hàm lượng độ ẩm càng thấp. Dụng cụ đó là ẩm kế dây treo. 1.4. Các quá trình điều hòa không khí cơ bản Các ứng dụng của quá trình điều hòa không khí là phạm vi rộng hơn hơn so với hầu hết mọi người hình dung. Hai ứng dụng cực trị để so sánh có thể là: điều hòa không khí của bộ quần áo phi hành gia không gian 'cho bảo tồn cuộc sống, và các điều kiện khí hậu kiểm soát để trồng nấm. các quá trình khác sẽ trở nên rõ ràng khi bạn tìm hiểu thêm về ngành công nghiệp này. Bây giờ chúng ta sẽ điều tra các yếu tố được kiểm soát trong quá trình điều hòa không khí. Đó là: - Kiểm soát nhiệt độ không khí - Kiểm soát độ ẩm không khí - Kiểm soát độ sạch không khí - Kiểm soát độ tinh khiết không khí - Kiểm soát phân phối khí. Để đạt được điều hòa không khí hoàn chỉnh, thiết bị phải được cung cấp, cùng với các bộ điều khiển cần thiết, để đạt được các điều kiện bên trong mong muốn theo tất cả tải phổ biến bên ngoài và bên trong. Do đó thiết bị để đạt được điều hòa không khí đầy đủ phải được cung cấp cho: - Sưởi ấm - Làm lạnh - Làm ẩm - Khử ẩm - Lọc - Làm sạch - Phân phối 1.5. Thông gió 1.5.1. Thông gió tự nhiên Mục đích chính của thông gió là loại bỏ không khí khó chịu và thay thế bằng không khí trong lành. Khi không khí bên ngoài có thể chấp nhận được hơn không khí trong phòng, cách đơn giản nhất để cải thiện sự thoải mái là mở cửa hoặc cửa sổ, nhưng mức độ giảm nhẹ sẽ phụ thuộc vào một số yếu tố: - Kích thước và loại cửa sổ - Vị trí mở - Vận tốc và hướng của gió đang lưu hành - Phương pháp xử lý cửa sổ, chẳng hạn như dây bay, màn cửa và rèm cửa. 1.5.2. Thông gió cơ khí Phương pháp ban đầu để cung cấp thông gió trong một nỗ lực để làm cho cuộc sống có thể chịu đựng được trong điều kiện thời tiết ngột ngạt, có vẻ hài hước ngày hôm nay; Tuy nhiên 'quạt kéo', như được sử dụng ở Ấn Độ, di chuyển không khí bằng cách dịch chuyển như trong hình 19.4. Nó gồm, quạt lớn vận hành thủ công, thường treo từ trần nhà, với chuyển động đạt được bằng cách kéo một sợi dây thừng. Tuy nhiên, những nỗ lực ban đầu đã thực hiện mục đích của mình và hôm nay chúng tôi sử dụng nguyên tắc chuyển động không khí tương tự cho mục đích tiện nghi cá nhân, tiện lợi hoặc an toàn. Bây giờ không khí được di chuyển chủ yếu bằng phương thức động cơ điện quay cánh quạt chong chóng hoặc ly tâm. Ngày nay, Thông gió cơ khí có thể có nhiều dạng, tùy thuộc vào ứng dụng. Nói chung, các hệ thống này có thể được phân loại như: - Thông gió cưỡng bức, nơi không khí bị ép đi vào phòng bởi quạt, và được phép rò rỉ ra ngoài qua cửa ra vào và cửa sổ - Thông gió nhân tạo, mà một quạt, gắn hoặc trên trần nhà hoặc trên tường cao, xả không khí ra bên ngoài cho phép không khí trong lành đi vào qua cửa ra vào và cửa sổ - Thông gió cưỡng bức – nhân tạo kết hợp, với quạt cửa vào và cửa ra 2. Các thông số cơ bản của không khí 2.1. Thành phần không khí Số liệu độ ẩm là nghiên cứu về tính chất của không khí. Trong máy lạnh, 'psychrometrics' yêu cầu đo những thuộc tính của không khí có thể được điều khiển bởi máy điều hòa không khí và quyết định các thiết bị làm lạnh cần thiết để mang lại những thay đổi. Không khí khô là một hỗn hợp của một số chất khí, quan trọng nhất là: - Ni tơ 78% (xấp xỉ) - Oxy 21% (xấp xỉ) - Carbon dioxide, argon, neon, helium và khí hiếm khác 1% - Chất gây ô nhiễm và các tạp chất. Tuy nhiên, không khí sẽ mang theo một lượng hơi nước thay đổi từ 0,01% đến hơn 4% trong không khí trên 30 °C và độ ẩm tương đối 100% - điều kiện không phải là hiếm ở phía Bắc của Úc trong mùa "ướt". Không khí vận hành theo định luật khí của Boyle, Charles và Dalton, trong đó sự thay đổi về thể tích, áp suất và nhiệt độ của không khí có quan hệ với nhau và các khí trong mỗi hỗn hợp hoàn toàn lấp đầy không gian và cư xử như là các khí khác đã không có mặt (Dalton ). Các định luật này cùng chi phối thời tiết của chúng ta gây ra gió, mưa và các đợt nóng, và các yếu tố khí hậu cùng với các đại dương và núi của chúng ta, tạo ra các đồng cỏ màu mỡ, mưa rừng và sa mạc. Điều hòa không khí được thiết kế để tạo ra khí hậu nhân tạo, dựa trên việc thay đổi các đặc tính của không khí đi vào không gian được điều hòa. Do đó, nó cần thiết để sử dụng một số phương tiện đánh giá các điều kiện ban đầu của không khí, và lắp đặt máy lạnh hoặc thiết bị sưởi ấm mà sẽ mang lại sự thay đổi mong muốn. Các công cụ chính được sử dụng trong thiết kế là Chart Psychromstric. 2.2. Biểu đồ độ ẩm Kỹ thuật sử dụng biểu đồ, và tìm hiểu đặc tính của không khí, có thể được tiến triển tốt nhất bằng cách tham chiếu đến một biểu đồ psychrometric đầy đủ (xem hình 23,20) cùng với các khung sơ đồ cho thấy hướng chỉ ra các đặc điểm (hình 23,21 và các biểu đồ nhỏ trong Hình 23,22-23,28). Trước tiên, giả sử rằng sling psychrometer đã được sử dụng trong không gian điều hòa không khí và các chỉ số sau đây được ghi lại: Nhiệt độ bầu khô = 25 °C Nhiệt độ bầu ướt = 18 °C So sánh các đặc tính ở nhiệt độ bầu khô khác nhau. Dry bulb temperature °C Nhiệt độ bầu khô °C Maximum moisture content at saturation Độ ẩm tối đa ở độ bão hòa Specific humidity or actual moisture content Độ ẩm riêng hoặc hàm lượng ẩm thực tế % Relative humidity độ ẩm tương đối % Wet bulb temperature °C Nhiệt độ bầu ướt °C 35°C 36 g/kg 36 g/kg 100% 35°C 35°C 36 g/kg 18 g/kg 50% 26.3°C 35°C 36 g/kg 4 g/kg 11% 15.4°C 23°C 18 g/kg 18 g/kg 100% 23°C 23°C 18 g/kg 9 g/kg 50% 16.3°C 12°C 9 g/kg 9 g/kg 100% 12°C 12°C 9 g/kg 4.5 g/kg 50% 7.5°C 2°C 4.5 g/kg 4.5 g/kg 100% 2°C 2°C 4.5 g/kg 3.0 g/kg 66% 0°C 2°C 4.5 g/kg 2.25 g/kg 50% -1.3°C 0°C 4 g/kg 4 g/kg 100% 0°C 0°C 4 g/kg 3 g/kg 75% —1.3°C 0°C 4 g/kg 2 g/kg 50% -3°C BẢNG 23.4 Độ ẩm tương đối và độ ẩm riêng của không khí LƯU Ý: Mùa hè làm mát và khử ẩm liên quan đến làm lạnh không khí bên ngoài từ khoảng 35 °C, và không khí trong phòng ở 23 °C, xuống đến khoảng 12 °C, chỉ có 9 g/kg độ ẩm có thể vẫn còn trong không khí. Không khí nóng lên trong phòng đến 23 °C sẽ giữ 9 g/kg, và cho RH = 50%. Cần phải vẽ các đặc điểm này để tìm ra điểm chính xác trên biểu đồ mà từ đó có thể vẽ tất cả các đặc tính khác. 2.3. Thuật ngữ sư dụng trong nghiên cứu không khí 2.3.1. Nhiệt độ bầu khô Hình 23.22 cho thấy đường DBT tăng lên theo chiều dọc từ đáy. Để vẽ 25 °C, vẽ một đường bút chì dọc theo đường 25 °C. Hình 23.22. Nhiệt độ bầu khô 2.3.2. Nhiệt độ bầu ướt Hình 23.23 chỉ ra cách các đường bầu ướt dốc xuống từ đường cong 'nhiệt độ bão hòa'. Nếu một đường được vẽ dọc theo 18 °C WB, nó sẽ giao cắt đường DB tại một điểm hiện tại được đánh dấu trên biểu đồ (A). Tại thời điểm này, điểm này không có ý nghĩa ngoại trừ nó là một điểm đánh dấu rõ ràng vị trí thuận tiện để đơn giản hóa các mức độ đọc được. Tuy nhiên điểm này là "tâm của biểu đồ" và sẽ được sử dụng sau này để xác định tỷ lệ "nhiệt hiện đến tổng nhiệt" của quá trình điều hòa không khí. Hình 23.23. Nhiệt độ bầu ướt 2.3.3 Enthalpy Đường Enthalpy chạy gần như song song với 'đường bầu ướt', nhưng để có độ chính xác cao hơn nên đọc bằng cách đặt một thước kẻ thông qua các điểm vẽ (A) và căn chỉnh ở cả hai mặt của thang đo. Trong ví dụ của chúng ta, một đường thẳng qua (A) sẽ chạy ngay trên đường enthalpy 50 kJ/kg, vì thế enthalpy (h) ở 25 °C DB và 18 °C WB = 50,5 kJ/kg. Hình 23.24. Enthalpy 2.3.4. Điểm (đọng) sương (DP) Các đường điểm sương chạy song song với đường cơ sở bắt đầu từ đường cong 'nhiệt độ bão hòa °C'. Theo chi kết quả là chỉ đọc trên 14 °C, do đó khi không được làm mát, sương sẽ h 14 °C hoặc thấp hơn. Điểm sương (DP) ở 25 °C v Hình 23.2 3. Tính toán tải nhiệt trong điều h Hình 3.11 mô tả sơ đ loại đơn giản nhất và hình 3.12 trình bày các quá trình c Trong hệ thống này ta thấ dàn lạnh của hệ thống má ở trạng thái L được hút vào qu thấy nhiệt độ ở trạng thái Q hơi l năng lượng cấp cho quạt đ không khí cũng biến từ Q thành D, ta g qua ống dẫn hay trạng thái không khí đi vào không gian c cũng thấy nhiệt độ của trạ quá trình từ L - D và từ trong quá trình này chỉ có thành nhi Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý c 1– Dàn lạnh; 2 – Quạt; 3 ều ngang từ điểm (A) đến đường cong n khí ở 25 °C DB v ình thành trên bề mặt làm mát nếu nhiệt độ của nó l à 18 °C WBT = 14,2 ° C. 5. Điểm (đọng) sương (DP) òa không khí ồ nguyên lý của một hệ thống điều hòa không khí ơ bản trên đ y không khí ngoài trời ở trạng thái N đư y lạnh và đi ra khỏi dàn lạnh ở trạng thái L. Không khí ạt và khi ra khỏi quạt trạng thái c ớn hơn nhiệt độ ở trạng thái L do m ã biến thành nhiệt. Khi đi qua ống d ọi D là trạng thái không khí sau khi đi ần điều hòa, ng thái D cũng lớn hơn nhiệt độ ở trạng t D - Q là quá trình có độ chứa hơi d = const, như v ệt hiện của không khí biến đổi mà thôi. ủa một hệ thống điều hòa không khí lo - Ống dẫn không khí; 4 – Không gian c ày sẽ cho à 18 °C WBT à ồ thị t-d. ợc cho đi qua ủa nó là Q, ta ột phần ẫn, trạng thái ở đây ta hái Q. Lưu ý ậy ại đơn giản ần điều hòa Hình 3.12: Các quá trình cơ bản trên đồ thị t-d của sơ đồ hình 3.11 Trong ví dụ nêu trên, không khí đi vào hệ thống hoàn toàn là khí tươi ở ngoài trời. Ở đây ta có một số các kí hiệu như sau: IN : enthanpy của không khí ở ngoài trời IL : enthanpy của không khí sau khi ra khỏi dàn lạnh IQ : enthanpy của không khí sau khi đi qua quạt ID : enthanpy của không khí sau khi đi qua ống dẫn không khí IP : enthanpy của không khí trong không gian cần điều hòa m: lưu lượng khối lượng không khí đi qua quạt Ta có: - Phụ tải lạnh của hệ thống máy lạnh: Q = m. (IN – IL) [3-12] - Nhiệt lượng mà không khí bị hấp thụ khi đi qua quạt Q1 = m. (IQ – IL) [3-13] - Nhiệt lượng mà không khí bị hấp thụ khi đi qua ống dẫn không khí Q2 = m. (ID – IQ) [3-14] - Lượng nhiệt hiện mà không khí cần hấp thụ để duy trì ổn định trạng thái không khí trong không gian cần điều hòa, hay nói cách khác đây chính là lượng nhiệt thừa phát sinh trong không gian cần điều hòa mà ta cần phải giải phóng: Q3 = m. (I0 – ID) [3-15] - Lượng nhiệt ẩn mà không khí cần hấp thụ hay nhiệt lượng ẩn phát sinh trong không gian cần điều hòa mà ta phải giải phóng: Q4 = m. (IP – I0) [3-16] - Nhiệt lượng mà không khí tươi cần phải nhả ra để biến đổi từ trạng thái ngoài trời thành trạng thái trong không gian cần điều hòa: Q5 = m. (IN – IP) [3-17] Như vậy ta có thể viết: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 [3-18] Từ biểu thức trên ta thấy rõ ràng: về mặt nguyên tắc thì phụ tải lạnh Q của hệ thống lạnh hoàn toàn không phải là nhiệt thừa Q3 + Q4 của không gian cần điều hòa. Tuy nhiên, về mặt trị số tổng nhiệt thừa Q3 + Q4 chiếm tỉ lệ lớn và việc xác định cụ thể các loại nhiệt thừa này là nhiệm vụ hết sức quan trọng, đây chính là nội dung cơ bản mà ta cần phải tiến hành khi xác định phụ tải lạnh của hệ thống điều hòa không khí. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bùi Hải và Trần Thế Sơn, Kỹ thuật nhiệt, NXB Giáo dục 2. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tùy, Kỹ thuật lạnh cơ sở, NXB Giáo dục, 1995 3. Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Australia - Nguồn tài liệu quốc gia quyển 1, tái bản lần 4, xuất bản bởi WestOne Services Perth Australia – Các chương 1,2,3,4,9,16, năm 2002 4. Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Australia - Nguồn tài liệu quốc gia quyển 2, tái bản lần 4, xuất bản bởi WestOne Services Perth Australia – Các chương 19,22,23,26, năm 2004. 5.Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí Australia - Nguồn tài liệu quốc gia quyển 1, tái bản lần 4, xuất bản bởi WestOne Services Perth Australia – Các chương 16, năm 2002. 6. PowerPoints J104A 7. Tiêu chuẩn Úc 1668 Thông gió và điều hòa không khí trong các tòa nhà Phần 2: Thiết kế thông gió cho điều khiển các tạp chất trong không khí trong nhà (yêu cầu loại trừ đối với ảnh hưởng của khói thuốc lá đến sức khỏe) 8. Tiêu chuẩn Úc 1677 – 1986 Hệ thống lạnh