Máy Nén Lạnh Là Gì?
Máy nén lạnh là thiết bị có nhiệm vụ điều hòa không khí, làm lạnh cho các thiết bị và công trình có quy mô lớn, Máy nén lạnh được coi là bộ phận quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh nén hơi công nghiệp, chúng nén môi chất lạnh ở áp suất thấp lên áp suất cao và nhiệt độ cao song song với đó còn loại bỏ hơi ra khỏi dàn bay hơi.
Máy nén lạnh cần phải có năng suất hút đủ lớn để duy trì được áp suất bay hơi p0 (tương ứng với nhiệt độ bay hơi t0) đạt yêu cầu ở dàn bay hơi và có áp suất đầu đẩy đủ lớn để đảm bảo áp suất trong dàn ngưng tụ đủ cao, tương ứng với nhiệt độ môi trường làm mát hiện có.
Phần lớn máy nén lạnh (máy nén môi chất lạnh) trên thị trường hiện nay thường có kích thước lớn, đóng vai trò như là trái tim của một hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí viết tắt là HVAC ( heating,ventilating and air conditioning).
Tuy được sản xuất với kích thước lớn nhưng những máy nén lạnh công nghiệp này được thiết kế đặc biệt cho hệ thống điều hòa không khí và đáp ứng chức năng cung cấp nhiệt hay thông gió.
Chu Trình Máy Nén Lạnh
Chu trình hay cơ chế hoạt động của máy nén khí hiện nay được biểu thị bằng hình ảnh dưới đây, qua đó máy nén lạnh hoạt động làm việc bằng cách lấy gas lạnh ở áp suất thấp ở đầu vào sau đó nén nó như một cái máy ép.
Những cách nén khác nhau sẽ cho ra những loại máy nén khác nhau. Quá trình nén này tạo ra môi chất lạnh ở nhiệt độ cao,áp suất cao.
Từ A-D bao gồm nhiều thiết bị khác nhau trong hệ thống lạnh. Số 1-5 chỉ ra nhiều trạng thái vật lý của dòng môi chất lạnh di chuyển trong hệ thống:
- Trạng thái 1 là khi môi chất lạnh di chuyển qua dàn bay hơi (D), nơi không khí nóng trao đổi nhiệt với môi chất lạnh và chuyển hóa chúng thành hơi.
- Trạng thái 2 là sau khi môi chất lạnh sau khi di chuyển qua máy nén (A), nơi áp suất và nhiệt độ của nó được tăng lên đến mức hơi quá nhiệt
- Trạng thái 3 và 4 là khi môi chất di chuyển qua dàn ngưng tụ (B), nơi nó được trao đổi nhiệt với môi trường và ngưng tụ thành lỏng
- Trạng thái 5 là sau khi môi chất di chuyển qua van tiết lưu (C), nơi giảm áp suất của môi chất lạnh. Nó sẽ hạ nhiệt độ của môi chất và sau đó sẽ biến môi chất lỏng thành hỗn hợp lỏng/hơi (hơi bão hòa ẩm)
Sơ đồ nhiệt độ entropy và áp suất entapy là 2 sơ đồ thường được sử dụng để xây dựng và mô tả những hệ thống lạnh này chúng xác định được những đặc tính của các môi chất ở các trạng thái khác nhau trong hệ thống
Cơ Chế Hoạt Động Máy Nén Lạnh
Chu kỳ nén hơi cần 5 thành phần cơ bản để di chuyển nhiệt từ bên trong ra bên ngoài
1. Đầu tiên là chất làm lạnh, đó là chất lỏng làm việc di chuyển nhiệt xung quanh.
2. Thứ hai là thiết bị bay hơi. Nó là một bộ trao đổi nhiệt bên trong tủ lạnh của bạn nhận được chất làm lạnh lạnh, chất lỏng. Chất làm lạnh nằm bên trong bộ trao đổi nhiệt và nhận nhiệt từ không khí trong tủ lạnh. Do nhiệt nóng từ nóng đến lạnh, nhiệt độ môi chất lạnh khoảng xấp xỉ 10F (5C) so với nhiệt độ mong muốn của thiết bị. Để làm cho quá trình này hiệu quả hơn, chất làm lạnh gần bão hoà (điểm sôi) để hấp thụ nhiệt, chất làm lạnh bốc hơi (hoặc sôi) từ chất lỏng đến hơi nước ở nhiệt độ thấp.
3. Thứ ba, thiết bị này nén hơi đó đến áp suất cao. Vì nhiệt độ bão hòa liên quan trực tiếp đến áp lực và công việc nén được truyền lên hơi, hơi lạnh ở nhiệt độ cao hơn nhiều.
4. Thứ tư, hơi nhiệt độ cao đi vào bình ngưng ở nhiệt độ cao hơn 10F (5C) so với nhiệt độ môi trường xung quanh của phòng mà tủ lạnh được đưa vào. Bằng cách này, không khí có thể được truyền qua bộ trao đổi nhiệt của bình ngưng để loại bỏ nhiệt từ chất làm lạnh. Điều này cho phép chất làm lạnh ngưng tụ với áp suất cao, chất lỏng ấm.
5. Thứ năm, chất lỏng này đi qua một thiết bị mở rộng, cái gì đó nhanh chóng giảm áp suất. Áp suất giảm cũng làm giảm nhiệt độ bão hòa xuống đến mức mà chất làm lạnh đã sẵn sàng để vào thiết bị bay hơi.
Trong kĩ thuật lạnh nói chung và trong việc làm kho lạnh bảo quản nói riêng người ta thường sử dụng hầu như tất cả các kiểu máy nén với các nguyên lý làm việc khác nhau, nhưng những loại máy nén hay được sử dụng nhất là máy nén pittong, trục vít, rô to xoắn ốc làm việc theo nguyên lí nén thể tích và máy nén tuabin làm việc theo nguyên lý động học.
Theo nguyên lý nén thể tích thì quá trình nén từ áp suất thấp lên áp suất cao nhờ thay đổi thể tích của khoang hơi giữa pittong và xilanh. Máy nén thể tích làm việc theo chu kì và không liên tục. Hơi được hút và nén theo những phần riêng, do đó đường hút và đẩy có hiện tượng xung động.
Trong các máy nén làm việc theo nguyên lý động học, áp suất của dòng hơi tăng lên là do động năng biến thành thế năng .
Quá trình làm việc của máy nén tuabin được chia làm 2 giai đoạn, giai đoạn đầu dòng hơi được tăng tốc nhờ đĩa quay và cánh quạt. Giai đoạn 2 dòng hơi có động năng lớn được dẫn đến buồng khuếch tán ở đó động năng biến thành thế năng và áp suất tăng dần. Đặc điểm của máy nén động học là làm việc liên tục và không có van.
Máy nén thể tích có thể tạo ra áp suất lớn chỉ với khối lượng hơi nhỏ, nhưng ngược lại, máy nén động học đòi hỏi 1 dòng hơi và lưu lượng hơi rất lớn, tỉ số áp suất đạt được qua mỗi tầng cánh quạt lại tương đối hạn chế và phụ thuộc nhiều và tính chất của từng môi chất nhất định.
Ứng Dụng Của Máy Nén Lạnh
Công dụng chính của máy nén lạnh chính là làm lạnh cho cả hệ thống, kho xưởng với quy mô lớn, nếu muốn xây dựng hệ thống điều hòa làm lạnh cho một khu công nghiệp lớn, bạn cần phải sử dụng bao nhiêu chiếc máy lạnh, máy điều hòa mới đủ, hay các thiết bị làm lạnh, làm mát khác >> chính vì thế máy nén lạnh công nghiệp là lựa chọn tối ưu nhất.
Sử dụng máy nén lạnh ngoài nhiệm vụ làm mát cho cả hệ thống mà còn tiết kiệm được điện năng
Máy nén lạnh sử dụng để điều hòa không khí của các tòa nhà, các trung tâm thương mại
Sử dụng trong các tủ lạnh trong nước và thương mại, các kho chứa quy mô lớn để chứa thực phẩm và thịt ướp lạnh hoặc đông lạnh.
Sử dụng trong các các xe tải lạnh và xe lửa, trong các công ty, xí nghiệp
Các nhà máy lọc dầu, hóa dầu và chế biến hóa học, các nhà máy chế biến khí tự nhiên nằm trong số nhiều loại nhà máy công nghiệp thường sử dụng các hệ thống làm lạnh hơi lớn.
