Trả lời câu hỏi Kỹ Thuật Lạnh- Các chu trình lạnh

Câu 1. Nêu phạm vi ứng dụng của máy lạnh nói riêng và kỹ thuật lạnh nói chung?

Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học, đo lường tự động, kỹ thuật sấy nhiệt độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, thiết kế chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đời sống vv... Ngày nay ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật của tất cả các nước. 

1. Ứng dụng trong ngành chế biến và bảo quản thực phẩm 1.1 Tác dụng của nhiệt độ thấp đối với thực phẩm 

Ở nhiệt độ thấp các phản ứng hoá sinh trong thực phẩm bị ức chế. Trong phạm vi nhiệt độ bình thường cứ giảm 10 0C thì tốc độ phản ứng giảm xuống 1/2 đến 1/3 lần. 

Nhiệt độ thấp tác dụng đến hoạt động của các men phân giải nhưng không tiêu diệt được chúng. Nhiệt độ xuống dưới 00C, phần lớn hoạt động của enzim bị đình chỉ. Tuy nhiên một số men như lipaza, trypsin, catalaza ở nhiệt độ -1910C cũng không bị phá huỷ. Nhiệt độ càng thấp khả năng phân giải giảm, ví dụ men lipaza phân giải mỡ. 

Các tế bào thực vật có cấu trúc đơn giản, hoạt động sống có thể độc lập với cơ thể sống. Vì vậy khả năng chịu lạnh cao, đa số tế bào thực vật không bị chết khi nước trong nó chưa đóng băng. 

Tế bào động vật có cấu trúc và hoạt động sống phức tạp, gắn liền với cơ thể sống. Vì vậy khả năng chịu lạnh kém hơn. Đa số tế bào động vật chết khi nhiệt độ giảm xuống dưới 40C so với thân nhiệt bình thường của nó. Tế bào động vật chết là do chủ yếu độ nhớt tăng và sự phân lớp của các chất tan trong cơ thể. 

Một số loài động vật có khả năng tự điều chỉnh hoạt động sống khi nhiệt độ giảm, cơ thể giảm các hoạt động sống đến mức nhu cầu bình thường của điều kiện môi trường trong một khoảng thời gian nhất định. Khi tăng nhiệt độ, hoạt động sống của chúng phục hồi, điều này được ứng dụng trong vận chuyển động vật đặc biệt là thuỷ sản ở dạng tươi sống, đảm bảo chất lượng tốt và giảm chi phí vận chuyển. 

Để bảo quả thực phẩm người ta có thể thực hiện nhiều cách như: phơi, sấy khô, đóng hộp và bảo quản lạnh. Tuy nhiên phương pháp bảo quả lạnh tỏ ra có ưu điểm nổi bật vì: 

- Hầu hết thực phẩm, nông sản đều thích hợp đối với phương pháp này. - Việc thực hiện bảo quản nhanh chóng và rất hữu hiệu phù hợp với tính chất mùa vụ của nhiều loại thực phẩm nông sản. - Bảo tồn tối đa các thuộc tính tự nhiên của thực phẩm, giữ gìn được hương vị, màu sắc, các vi lượng và dinh dưỡng trong thực phẩm. 

1.2 Các chế độ xử lý lạnh thực phẩm 

Thực phẩm trước khi được đưa vào các kho lạnh bảo quản, cần được tiến hành xử lý lạnh để hạ nhiệt độ thực phẩm từ nhiệt độ ban đầu sau khi đánh bắt, giết mổ xuống nhiệt độ bảo quản. 

Có hai chế độ xử lý lạnh sản phẩm là xử lý lạnh và xử lý lạnh đông: - Xử lý lạnh là làm lạnh các sản phẩm xuống đến nhiệt độ bảo quản lạnh yêu cầu. Nhiệt độ bảo quản này phải nằm trên điểm đóng băng của sản phẩm. Đặc điểm là sau khi xử lý lạnh, sản phẩm còn mềm, chưa bị hóa cứng do đóng băng. 

- Xử lý lạnh đông là kết đông (làm lạnh đông) các sản phẩm. Sản phẩm hoàn toàn hóa cứng 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. 

Xử lý lạnh đông có hai phương pháp: - Kết đông hai pha: thực phẩm nóng đầu tiên được làm lạnh từ 370C xuống khoảng 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. 

2. Ứng dụng trong các ngành khác 

Ngoài ứng dụng trong kỹ thuật chế biến và bảo quản thực phẩm, kỹ thuật lạnh còn được ứng dụng rất rộng rãi trong rất nhiều ngành kinh tế, kỹ thuật khác nhau. Dưới đây là các ứng dụng thông dụng nhất.

2.1 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. Đối với nhà máy sản xuất bia hiện đại, lạnh được sử dụng ở các khâu cụ thể như sau: 

a. Sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi nấu 

Dịch đường sau quá trình húp lông hoá có nhiệt độ khoảng 800C cần phải tiến hành hạ nhiệt độ một cách nhanh chóng xuống nhiệt độ lên men 6÷80C. Tốc độ làm lạnh khoảng 30÷45 phút. Nếu làm lạnh chậm một số chủng vi sinh vật có hại cho quá trình lên men sẽ kịp phát triển và làm giảm chất lượng bia. Để làm lạnh dịch đường người ta sử dụng thiết bị làm lạnh nhanh. Như vậy trong quá trình hạ nhiệt này đòi hỏi phải sử dụng một lượng lạnh khá lớn. Tính trung bình đối với một nhà máy bia công suất 50 triệu lít/năm mỗi ngày phải nấu khoảng 180m3 dịch đường. Lượng lạnh dùng để hạ nhiệt rất lớn. 

b. Quá trình lên men bia 

Quá trình lên men bia được thực hiện ở một phạm vi nhiệt độ nhất định khoảng 6÷80C. Quá trình lên men là giai đoạn quyết định để chuyển hoá dịch đường houblon hoá thành bia dưới tác động của nấm men thông qua hoạt động sống của chúng. Trong quá trình lên men dung dịch toả ra một lượng nhiệt lớn. 

c. Bảo quản và nhân men giống 

Một khâu vô cùng quan trọng cần lạnh trong nhà máy bia là khâu bảo quản và nhân men giống. Men giống được bảo quản trong những tank đặc biệt ở nhiệt độ thấp. Tank cũng có cấu tạo tương tự tank lên men, nó có thân hình trụ bên ngoài có các áo dẫn glycol làm lạnh. Tuy nhiên kích thước của tank men nhỏ hơn tank lên men rất nhiều, nên lượng lạnh cần thiết cho tank men giống không lớn. 

d. Làm lạnh đông CO2 

Trong quá trình lên men nhờ các quá trình thuỷ phân mà trong các tank lên men sinh ra rất nhiều khí CO2. Khí CO2 lại rất cần cho trong qui trình công nghệ bia như ở khâu chiết rót và xử lý công nghệ ở tank lên men. Khí CO2 thoát ra từ các tank lên men trong các quá trình sinh hoá cần phải được thu hồi, bảo quản để sử dụng vào trong dây chuyền công nghệ. Để bảo quản CO2 tốt nhất chỉ có thể ở thể lỏng, ở nhiệt độ bình thường áp suất ngưng tụ của CO2 đạt gần 100at. Vì vậy để giảm áp suất bảo quản CO2 xuống áp suất dưới 20 kG/cm2 cần thiết phải hạ nhiệt độ bảo quản xuống rất thấp cỡ (- 30 ÷ -350C). 

e. Làm lạnh nước 10C

Nước lạnh được sử dụng trong nhà máy bia với nhiều mục đích khác nhau, đặc biệt được sử dụng để làm lạnh nhanh dịch đường sau khi được houblon hoá đến khoảng 200C. Việc sử dụng nước 10C là một giải pháp rất hữu hiệu và kinh tế trong các nhà máy bia hiện đại. Phụ tải nhiệt của các mẻ nấu theo thời gian trong ngày không đều và liên tực mà có dạng hình xung. Khi các mẻ nấu hoàn thành yêu cầu phải tiến hành làm lạnh rất nhanh. Rõ ràng nếu sử dụng làm lạnh trực tiếp thì công suất máy lạnh sẽ rất lớn. 

Việc sử dụng nước lạnh 10C để hạ lạnh nhanh dịch đường cho phép trữ một lượng lạnh đáng kể để làm lạnh dịch đường của các mẻ nấu một cách nhanh chóng. Điều này cho phép không cần có hệ thống lạnh lớn nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu. Nước được làm lạnh nhờ glycol đến khoảng 10C qua thiết bị làm lạnh nhanh kiểu tấm bản. 

f. Làm lạnh hầm bảo quản tank lên men và điều hoà 

Trong một số nhà máy công nghệ cũ, bia được bảo quản lạnh trong các hầm làm lạnh, trong trường hợp này cần cung cấp lạnh để làm lạnh hầm bảo quản. Có thể sử dụng lạnh của glycol để điều hoà không khí trong một số khu vực nhất định của nhà máy, các phòng bảo quản hoa vv.. 

2.2 Ứng dụng trong công nghiệp 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 xuất khác

nhau để tạo ra nhiệt độ lạnh thích hợp nhất cho từng hoá chất. 

2.3 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 lạnh 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. 

2.4 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. 

2.5 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. 

2.6 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

Câu 2. Phân biệt máy nén thuận dòng và máy nén ngược dòng?

a. Máy nén thuận dòng: (Hình 2.2a)

Là máy nén có dòng hơi môi chất không đổi hướng khi đi qua xi lanh. Máy nén thuận dòng thường có công suất trung bình hoặc lớn. Hơi môi chất đi vào từ phần dưới của xylanh, khi pittong đi xuống, hơi môi chất tràn vào khoang giữa piton rồi qua van hút vào xy anh. Clape hút bố trí ngay trên đỉnh pittong nên khi pittong đi xuống nó sẽ tự mở do quán tính. Cũng nhờ có lực quán tính này mà khi đi qua điểm chết dưới pitong đi lên bắt đầu vào quá trình nén thì van hút sẽ tự đóng lại. Các van đẩy bố trí trên nắp xylanh do dó dòng hơi không đổi hướng khi đi qua xylanh. Hơi có áp suất cao sẽ đi vào thiêt bị ngưng tụ.

+ Máy nén thuận dòng thường được sử dụng môi chất là ammoniac, do nhiệt độ cuối tầm nén của ammoniac cao nên đầu máy nén phải được làm mát bằng nước, cũng do đó để giảm nhiệt độ cuối tầm nén mà hơi hút về máy nén có độ quá nhiệt thấp, chỉ từ 50C đến 100C , rất gần điểm bão hòa nên dễ có khả năng hút phải môi chất lỏng. Để khắc phục hiện tượng hút phải môi chất lỏng gây va đập thủy lực, người ta bố trí nắp phía clape đẩy không cố định vào thân máy mà chỉ được giữ bằng lò xo, khi xảy ra va đập thủy lực do máy nén hút phải môi chất lỏng, áp suất trong khoang đẩy tăng lên đột ngột sẽ thắng lực của lò xo và nắp này sẽ mở ra cho lỏng thoát khỏi xylanh, tránh gây hư hỏng cho máy nén.

+ Ưu điểm chính của máy nén thuận dòng:- Không có tổn thất thể tích do trao đổi nhiệt giữa khoang hút và khoang đẩy của máy nén làm

cho hơi hút bị nóng lên và tăng thể tích. - Có thể tăng tiết diện clape hút và đẩy do diện tích bố trí clape rông, làm giảm được tổn thất

áp suất qua van. - Giảm được tổn thất tiết lưu đường hút vì clape hút đóng mở do quán tính chứ không do

chênh lệch áp suất.

+ Nhược điểm :

- Khối lượng pittong lớn nên quán tính và ma sát lớn, khó tăng tốc độ vòng quay trục khuỷu. Do tốc độ bị hạn chế nên máy nén sẽ cồng kềnh, xylanh dài hơn của máy nén ngược dòng nên thường chỉ có loại xylanh đứng. tiêu tốn vật liệu chế tạo.

b. Máy nén ngược dòng (Hình 2.2b)Là máy nén có dòng hơi môi chất đổi hướng khi đi qua xylanh. Đây là loại máy nén được sử

dụng rất rộng rãi do có kết cấu gọn nhẹm tốc độ cao, rất thích hợp cho môi chất lạnh Freon.Máy nén ngược dòng có khác biệt cơ bản so với máy nén thuận dòng là các clape hút không bố

trí trên đầu pittong mà cùng bố trí trên nắp xylanh. Nắp xylanh được ngăn thành 2 khoang hút đẩy riêng biệt nhờ các vách ngăn. Pittong của máy nén ngược dòng do đó rất đơn giản, gọn nhẹ, làm quán tính nhỏ nên có thể vận hành với tốc độ rất lớn ( Tới 3.000 vòng/ph với dòng f=50Hz hoặc 3.600 v/ph với tần số 60 Hz). Xylanh có chiều cao thấp nên có thể bố trí gọn trong thân máy nén theo các kiểu chữ : V, W hoặc VV làm tiết kiệm được rất nhiều vật liệu chế tạo.

+ Nhược điểm chính của máy nén ngược chiều:

Hình 1: Cấu tạo chung của máy nén hở.

- Diện tích van hút và van đẩy nhỏ do cùng bố trí trên nắp xylanh nên tổn thất van tiết lưu lớn. Để khắc phục phần nhược điểm nảy, người ta tăng diện tích van hút bằng cách sử dụng van hút hình vành khăn ở phia dưới nắp xylanh xung quanh đầu xylanh, để toàn bộ diện tích nắp phía trên bố trí van đẩy.

- Do khoang hút và khoang đẩy để sát nhau nên có hiện tượng trao đổi nhiệt giữa khoang hút và khoang đầy, gây tổn thất thể tích do hơi hút bị tăng thể tích.

Câu 3 : Nêu cấu tạo và phạm vi sử dụng của máy nén hở?

a. Cấu tạo:

Máy nén hở : là loại máy nén mà động cơ & máy nén tách rời nhau, thường có đuôi trục thòi ra ngoài cac-te để nối với cơ cấu dẫn động. Để chèn kín đuôi trục khuỷu người ta dùng cụm bít trượt có nút dầu hay còn gọi là cục bịt dầu. 

- Ưu điểm:

+ Không có tổn thất thể tích do trao đổi chất giữa khoang hút và khoang đẩy.

+ Bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, tuổi thọ cao.

+ Có thể sử dụng động cơ điện, xăng, diesel để truyền động máy nén thuận tiện cho những nơi không có điện.

- Nhược điểm:

+ Khối lượng piston lớn nên lực ma sát lớn, lực quan tính lớn khó tăng tốc độ vòng quay trục khuỷu. Do tốc độ hạn chế nên máy nén loại này rất cồng kềnh.

+ Dễ rò rỉ môi chất lạnh qua cụm bịt kín cổ trục.

b. Phạm vi ứng dụng:

+ Sử dụng động cơ điện, xăng, diesel để truyền động máy nén thuận tiện cho những nơi không có điện.

+Sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí oto.

Câu 4: Nêu cấu tạo và phạm vi sử dụng của máy nén bán kín?

a. Cấu tạo:

Máy nén bán kín không có cụm bịt kín đầu trục. Người ta bố trí động cơ nằm trong cùng một vỏ với máy nén. Vỏ máy được cấu tạo gồm 2 phần được ghép chặt với nhau qua mặt bích tĩnh bằng bu lông. Roto sẽ truyền động trực tiếp cho trục khuỷu của máy nén. Do đó không có chi tiết chuyển động nào nhô ra khỏi vỏ máy.

Tuy nhiên loại này có khả năng bị rò rỉ môi chất.

b. Ưu nhược điểm:

+ Ưu điểm:

- Khả năng rò rỉ môi chất lạnh giảm do không có cụm bịt kín đầu trục mà chỉ có các gioăng đệm tĩnh làm kín đảm bảo hơn.

- Kích thước máy nhỏ gọn hơn so với máy nén hở, diện tích lắp đặt yêu cầu không lớn.- Không có tổn thất truyền động do trục khuỷu liền với trục động cơ.- Vận hành đơn giản, an toàn và tin cậy. Bảo dưỡng sửa chữa tương đối đơn giản, hạn chế

được sự thất thoát môi chất lạnh ra môi trường do có các van chặn ở hai đầu máy nén.

+ Nhược điểm:

- Không sử dụng cho các môi chất lạnh dẫn điện như NH3.- Khó điều chỉnh năng suất lạnh vì không có puli điều chỉnh vô cấp. Chỉ có khả năng điều

chỉnh năng suất lạnh theo từng cấp và việc thực hiện cũng tương đối phức tạp.- Việc sửa chữa động cơ kho khăn hơn so với máy nén hở, khi động cơ gặp sự cố thường

cũng phải tiến hành tẩy rửa và nạp dầu mới cho máy nén.- Độ quá nhiệt hơi hút cao nếu dung hơi hút làm mát động cơ.c. Phạm vi ứng dụng:Máy nén nửa kín thường được chế tạo với công suất nhỏ và trung bình , hiện nay cũng đã có

rất nhiều các máy nén nửa kín với công suất lớn và rất lớn. Máy có tốc độ làm việc rất cao nên công nghệ chế tạo cũng đòi hỏi ở trình độ tiên tiến.

Các máy nén nửa kín hay gặp trong các tổ hợp máy nén bình ngưng hay các tổ hợp máy lạnh hoàn chỉnh của Mỹ, Nhật, Liên Xô cũ…với các cỡ công suất được sản xuất phục vụ cho những ững dụng khác nhau như kho lạnh, sản xuất nước lạnh để điều hòa không khí, ….

Câu 5: Cấu tạo và phạm vi sử dụng của máy nén kín?

a. Cấu tạo:

- Máy nén kín hay còn gọi là block, là loại máy có động cơ & máy nén lồng chung vào 1 vỏ rập khuôn hàn kín.

- 1 máy nén kín gồm các bộ phận chính: Thân máy nén, pittong, xi lanh, cửa hút có van hút và cửa đẩy có van đẩy.

( Ưu điểm nổi trội của nó so với máy nén hở là :1. Không cần chèn kín đuôi trục bằng cụm bịt dầu vốn là nơi có nguy cơ rò rỉ cao; chi phí vận hành,

bảo dưỡng cũng rất tốn kém .2. Roto động cơ lắp chặt trực tiếp vào trục khuỷu máy nén. Điều đó cho phép nâng tần số trục =>

tần số lưới điện 50 Hz (tức 3000 vg/ph) ==> giảm thiểu đường kính, khoảng chạy piston nghĩa là giảm được khối lượng & kích thước máy nén nếu so với máy nén hở có cùng Qo

3. Máy lạnh có sử dụng máy nén kín cần ít môi chất hơn vì ko cần bù đắp rò rỉ .4. động cơ MN kín có thể làm mát nhờ hơi MC từ dàn lạnh về ==> cho phép tăng phụ tải cho động

cơ mà ko sợ cháy5. Máy nén kín làm việc hầu như ko gây ô nhiễm tiếng ồn )

b. Phạm vi ứng dụng: + Được ứng dụng rộng rãi đặc biệt là trong những ngành công nghệ nhiệt lạnh như : điều

hòa không khí, …..+ Ứng dụng trong công nghệ cơ khí,….

Câu 6. Cấu tạo, nhiệm vụ , ưu nhược điểm máy nén pittong ?

a. Cấu tạo:Máy nén pittong kiểu trượt bao gồm một số các chi tiết chính như sau:- Cụm bịt kín cổ trục.( Gồm có 3 loại là cụm bịt kín cổ trục kiểu màng , kiểu hộp xếp tĩnh

và hộp xếp quay). - Pittong: Pittong trượt có dạn hình trụ, đối với các máy nén lớn thường được làm rỗng bên

trong. Pittong của máy nén thuận dòng thường rất lớn và nặng nề vì có bộ van hút bố trí trên đỉnh. Pittong của các máy nén ngược dòng đơn giản hơn. Những pittong có đường kính lớn hơn 50 mm thường có 3 xecmang hơi để ngăn không cho môi chất trong quá trình nén đi ngược lại khoang áp suất thấp và 1 xecmang dầu để gạt dầu bám trên bề mặt xylanh, hạn chế dầu đi vào đường đẩy. Pittong có đường kính nhỏ hơn 50mm thường không cần xecmang mà chỉ có rãnh giữ dầu bao quanh chu vi của pittong để làm kín khoang nén.

Vật liệu chế tạo pittong thường là gang xám hoặc hợp kim nhôm.- Clape : Clape hay còn gọi là van một chiều của máy nén, được bố trí trên đường đẩy và

đường hút của máy nén. Clape có rất nhiều dạn kết cấu khác nhau, đơn giản nhất là các loại van tấm một đầu được cố định , đầu kia để tự do, có thể đóng mở theo hiệu áp suất giữa hai phía của lá van.

b.Phân loại:

Phân loại theo số lượng piston: 1 piston, 2 piston, 3 piston, 4 piston.v.v.Phân loại theo hình dạng: 1 piston thường là loại kín đặt ngập trong dầu, sơn màu đen, hình dáng hinh trụ tròn và mập lùn hơn so với loại xoắn ốc. Loại 2 piston trở lên thì công suất lớn hơn, nửa kín, thường piston đặt lệch nhau trong một mặt phẳng, ta phân biệt qua số lượng mặt bích hình thoi tròn và dẹp trên thân máy. Thường là gia công đúc, nên máy có hình thoi theo kiểu khối.+ Ưu điểm: tỉ số nén cao, dùng cho máy nén nhiều cấp độ bay hơi sâu.Loại năng suất nhỏ dùng cho hầu hết là: tủ lạnh, máy điều hòa cục bộ .v.v.+ Khuyết điểm: hiệu suất thấp, ồn không hiệu quả đối với dãy công suất lớn.

c. Phạm vi ứng dụng:Ứng dụng trong các hệ thống lạnh có năng suất lạnh nhỏ và vừa.

Câu 7. Cấu tạo, phạm vi sử dụng của máy nén roto?

a. Cấu tạo:Máy nén roto cũng thuộc loại máy nén thể tích, nghĩa là quá trình nén cũng được thực hiện

bằng cách giảm thể tích làm tăng áp suất và quá trình hút bằng cách tăng thể tích làm giảm áp suất.

Điểm khác so với máy nén pittong trượt là rotor không chuyển động tịnh tiến trong xylanh mà sẽ lăn hoặc quay trong xylanh. Các máy nén rotor thường gặp là các máy nén kín.

+ Máy nén rotor lăn:

Cấu tạo:

Máy nén rotor lăn có xylanh hình trụ, pittong dạng ống hình trụ nhưng có chiều cao bằng xylanh và có vị trí lệch tâm so với xylanh, được lắp khít trên trục khuỷu của máy nén, nối liền trục động cơ. Trên thành của xylanh có bố trí các đường hút, đường đẩy và van đẩy, một tấm ngăn có thể chuyển động được và luôn ép sát vào pittong nhờ lò xo, chia không gian giữa xylanh và pittong thành hai khoang riêng biệt,

Bôi trơn trong máy nén rotor cũng bằng phương pháp tự nhiên. Dầu sẽ đi theo các rãnh xoắn nhờ lực ly tâm để bôi trơn pittong, xylanh và các bề mặt tiếp xúc khác.

Động cơ của máy nén rotor cũng chỉ được quay theo một chiều cố định. Nếu quay ngược, ngoài vấn đề bôi trơn, máy nén sẽ không thể thực hiện được quá trình hút và nén hơi môi chất.

+ Máy nén rotor tấm trượt:

Cấu tạo:

Cấu tạo cũng gần giống như máy nén roto lăn. Điểm khác biệt là máy nén không có trục khuỷu tuy xylanh và pittong vẫn bố trí lệch tâm. Ngoài ra, các tấm ngăn trong máy nén rotor tấm trượt không nằm trên xylanh mà nằm trên pittong và số lượng có từ 2 trở lên.

b. Phạm vi ứng dụng:

Máy nén rotor tấm trượt do các hang Mỹ, Nhật chế tạo được dùng chủ yếu cho lĩnh vực điều hòa không khí, công suất thường lớn hơn loại rotor lăn.

Câu 8. Cấu tạo và phạm vi sử dụng của máy nén trục vít?

Hiệu suất cao ở dãy năng suất lạnh lớn (40 tons đến 900 tons)

a. Cấu tạo, phân loại: Phân làm 2 loại : 1.Vít đơn (single screw)

Single screw: ưu điểm1.Không có bơm dầu.2.Máy nén chạy êm.3.Máy nén tiêu chuẩn với 2 bánh răng.4.Gồm có 2 cửa chính và hơn 4 ổ trục trong máy nén.5.Không được sử dụng khi chênh lệch áp suất giữa dàn ngưng và dàn bay hơi thì lớn hơn so với điều hòa không khí.6.Ổ trục của máy nén dễ bị ăn mòn.7.Điều chỉnh năng suất lạnh vô cấp nhờ sử dụng van trượt giảm tải.

2.Vít đôi (twin screw)

Các loại máy nén trục vít nói chung:Ưu điểm :- Độ tin cậy cao, tuổi thọ cao- Kích thước nhỏ gọn- Không có các chi tiết chuyển động tịnh tiến và quán tính kèm theo- Hầu như không có hiện tượng va đập thủy lực- Trong cùng một máy nén có thể thực hiện 2 hay nhiều cấp nén- Các chỉ tiêu năng lượng và thể tích ổn định trong thời gian vận hành lâu dài…

Nhược điểm :- Việc chế tạo đòi hỏi phải có trình độ cao .- Dầu bôi trơn cho may nén phải là dâu chuyên dụng .- Để phun dầu vào máy nén cần phải tiêu tốn 1 công nhất định 

b. Phạm vi ứng dụng:

Trong ngành lạnh Việt Nam thường chọn theo máy nén vít đôi, các công ty như Daikin(Nhật), vilter(USA) .v.v. thì sử dụng vít đơn.

Câu 9. Cấu tạo và phạm vi sử dụng của máy nén xoắn ốc?

a. Cấu tạo: Năng suất lạnh trung bình và vừa (3 HP ~ 60 HP = 4 máy xoắn ốc ghép song song)

1. Đầu đẩy. 4. Khớp nối 5. Đầu hút.2. Scroll quay 6. Trục.

3. Scroll cố định. 7. Động cơ.b. Phân loại:

Phân loại theo kích cở máy nén, thường dảy công suất điện : 3, 4, 5, 8, 10, 12, 15 hpPhân loại theo hình dáng: máy theo kiểu kín, đặt ngập trong dầu, máy hình trụ đứng và tròn 2 đầu, sơn đen

hình thon và cao gấp đôi máy nén piston một cấp.

c. Phạm vi ứng dụng:

Do máy nén xoắn ốc có công suất nhỏ (Tầm 10kW) nên được sử dụng chủ yếu trong các máy lạnh cỡ nhỏ như : tủ lạnh , …..

Câu 10. Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của chu trình khô?

a. Ưu điểm:- Chu trình khô thực hiện được trong thực tế, vận hành hệ thống ở chu trình khô sẽ giảm được hiện tượng hút

ẩm về máy nén gây va đập thủy lực.- Van tiết lưu thay thế cho máy giãn nở sẽ làm cho hệ thống đơn giản và gọn nhẹ, chi phí đầu tư cũng thấp

hơn.- Nhiệt độ cuối tầm nén thấp.b. Nhược điểm :- Vẫn còn khả năng máy làm việc ở hành trình ẩm.

- Hệ số lạnh của chu trình thấp.c. Phạm vu ứng dụng:Chu trình khô chủ yếu được dùng cho ammoniac do nhiệt độ cuối tầm nén của ammoniac rất cao, cần phải

cho máy nén hút hơi bão hòa.

Câu 11. Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng chu trình quá lạnh quá nhiệt.?

a. Ưu điểm: - Năng suất lạnh tăng lên một lượng qo=h3’-h4’.- Nếu nhiệt độ buồng lạnh cao hơn t1 thì lượng nhiệt Delta qo= h1-h1’ là lượng nhiệt có ích, làm tăng năng

suất lạnh. b. Nhược điểm:- Công nén tăng hơn so với chu trình khô. Nhiệt độ cuối tầm nén cao hơn.c. Phạm vi ứng dụng :Chu trình này rất hay gặp trong thực tế, thứ nhất là do nó an toàn và thứ hai là khi vận hành chu trình khô, vì

các tồn thất trên đường ống mà chu trình khô sẽ bị lệch sang chu trình quá lạnh quá nhiệt.

Câu 12. Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng của chu trình hồi nhiệt?

a. Ưu điểm: - Chu trình vận hành an toàn.- Hệ số lạnh lớn hơn chu trình khô và chu trình quá lạnh quá nhiệt khi môi chất lạnh là Freon.b. Nhược điểm:- Cần có thiết bị hồi nhiệt trong hệ thống.c. Phạm vi ứng dụng:- Chu trình này chỉ sử dụng cho môi chất là Freon, không dùng cho NH3 do hệ số lạnh bị kém đi.

Câu 13. Ưu nhược điểm , phạm vi ứng dụng chu trình 2 cấp làm mát trung gian không hoàn toàn, 1 tiết lưu?

a. Ưu điểm:- Nhiệt độ cuối tầm nén thấp ( t4<<t2’) , máy vận hành tin cậy hơn.- Công nén giảm do được làm mát trung gian.b. Nhược điểm: - Chu trình vận hành phức tạp hơn, vốn đầu tư ban đầu lớn hơn.c. Phạm vi ứng dụng: - Chu trình này chủ yếu được sử dụng cho môi chất là các Freon khi nhiệt độ bay hơi yêu cầu thấp.

Câu 14. Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng chu trình 2 cấp làm mát trung gian ko hoàn toàn, 2 tiết lưu?

Chu trình 2 cấp làm mát trung gian không hoàn toàn, 2 tiết lưu.

a. Ưu điểm:- So với chu trình một tiết lưu, chu trình này có năng suất lạnh riêng lớn hơn ( h6-h10). - Công nén thấp hơn.b. Nhược điểm:- Nhiệt độ cuối tầm nén hạ áp vẫn còn cao.c. Phạm vi ứng dụng: - Chu trình này được sử dụng cho môi chất có nhiệt độ cuối tầm nén cao như NH3.

Câu 15. Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng chu trình 2 cấp làm mát trung gian hoàn toàn , 2 tiết lưu?

a. Ưu điểm:- So với chu trình làm mát trung gian không hoàn toàn, chu trình này có trạng thái hơi hút về máy nén cao áp

là trạng thái bão hòa khô nên nhiệt độ cuối quá trình nén thấp hơn.- Công nén giảm hơn.b. Nhược điểm :- Khi vận hành có dầu bôi trơn từ máy nén hạ áp lọt vào làm bẩn dàn bay hơi.

c. Phạm vi ứng dụng:

Chu trình này được sử dụng nhiều trong thực tế. Tổn thất lỏng ở bình trung gian để làm mát hơi sau nén hạ áp xuống trạng thái bão hòa là không đáng kể do nhiệt ẩn hóa hơi của lỏng lớn hơn của hơi rất nhiều.

Câu 16: Ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng chu trình 2 cấp làm mát trung gian bằng ống xoắn có 2 tiết lưu?

a. Ưu điểm:- Lỏng tiết lưu từ áp suất ngưng tụ xuống áp suất bay hơi chỉ qua van tiết lưu 2, nếu sự trao

đổi nhiệt của ống xoắn là lý tưởng thì nhiệt độ lỏng ra khỏi ống xoắn là nhiệt độ trung gian.- So với chu trình làm mát trung gian hoàn toàn, chu trình này có ưu thế vận hành là dầu bôi

trơn từ máy nén hạ áp không vào trong thiết bị bay hơi, do đó không làm bẩn bề mặt tro đổi nhiệt.

b. Nhược điểm:- Thực tế do có tổn thất nhiệt nên nhiệt độ quá lạnh bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ trung gian từ 30C đến 5oC

và năng suất lạnh cũng giảm đi một lượng bằng : q = h8-h9’

c. Phạm vi ứng dụng:- Chu trình này được sử dụng nhiều trong thực tế tuy có tổn thất về năng lượng.

End.