Giáo trình Kỹ thuật lạnh (Nghề Điện công nghiệp Trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ
KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TĐH

GIÁO TRÌNH

MƠ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH
NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
Ban hành theo quyết định số: 1045/QĐ – TrCĐ – ĐT ngày 12 tháng
09 năm 2017 của Hiệu trưởng

Ninh Bình, năm 2019

1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm
LỜI GIỚI THIỆU
Cùng với công cuộc đổi mới cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước,
kỹ thuật lạnh đang phát triển mạnh mẽ ở Việt Nam. Tủ lạnh, máy lạnh thương
nghiệp, cơng nghiệp, điều hịa nhiệt độ đã trở nên quen thuộc trong đời sống và
sản xuất. Các hệ thống máy lạnh và điều hòa khơng khí phục vụ trong đời sống
và sản xuất như: chế biến, bảo quản thực phẩm, bia, rượu, in ấn, điện tử, thông
tin, y tế, thể dục thể thao, du lịch... đang phát huy tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ

nền kinh tế, đời sống đi lên.
Cùng với sự phát triển kỹ thuật lạnh, việc đào tạo phát triển đội ngũ kỹ
thuật viên lành nghề được Đảng, Nhà nước, Nhà trường và mỗi cơng dân quan
tâm sâu sắc để có thể làm chủ được máy móc, trang thiết bị của nghề.
Giáo trình “Kỹ thuật lạnh’’ được biên soạn dùng cho chương trình dạy
nghề Điện cơng nghiệp đáp ứng cho hệ Cao đẳng và trung cấp .
Nội dung của giáo trình cung cấp các kiến thức cơ bản nhất về sử dụng
môi chất lạnh, chất tải lạnh, dầu lạnh, vật liệu cách nhiệt, hút ẩm, cung cấp các
kiến thức về kết nối, lắp ráp, vận hành mơ hình các hệ thống lạnh điển hình;
Cung cấp các kiến thức về thử nghiệm các thiết bị và mơ hình các hệ thống lạnh
như máy nén, hệ thống máy lạnh, hệ thống điều hịa khơng khí một, nhiều dàn
bay hơi, bơm nhiệt...
Hình thành và rèn luyện các kỹ năng gia công đường ống dùng trong kỹ
thuật máy lạnh và điều hịa khơng khí, nhận biết, kiểm tra, đánh giá tình trạng
các thiết bị, phụ kiện của hệ thống lạnh, lắp đặt, kết nối, vận hành các thiết bị và
mơ hình các hệ thống máy lạnh và điều hịa khơng khí có một, nhiều dàn bay
hơi, bơm nhiệt... Kỹ năng thử nghiệm máy nén, kết nối, lắp ráp, thử nghiệm mơ
hình các hệ thống máy lạnh, hệ thống điều hịa khơng khí một, nhiều dàn bay
hơi, bơm nhiệt...
Cấu trúc của giáo trình gồm 10 bài trong thời gian 90 giờ qui chuẩn.
Chắc chắn giáo trình khơng tránh khỏi thiếu sót. Chúng tơi mong nhận
được ý kiến đóng góp để giáo trình được chỉnh sửa và ngày càng hoàn thiện hơn.
Xin trân trọng cám ơn!
Tham gia biên soạn
Chủ biên: Kỹ sư Phạm Tiến Dũng
2


MỤC LỤC
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN .................................................................................. 2

LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................. 2
Các bài trong mô đun ......................................................................................... 6
Thời gian (giờ) ..................................................................................................... 6
Kiểm tra ............................................................................................................... 6
BÀI 1 ................................................................................................................... 10
1.3.1. Quá trình đẳng tích ................................................................................ 14
1.3.2. Q trình đẳng áp .................................................................................. 16
a. Định nghĩa ................................................................................................... 16
b. Quan hệ giữa các thông số .......................................................................... 16
2.3. Quá trình đẳng nhiệt ................................................................................ 17
BÀI 2 ................................................................................................................... 21
TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY LẠNH THÔNG DỤNG ......................... 21
1. Máy lạnh hấp thụ......................................................................................... 21
1.1.Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý. .................................................................... 21
1.2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng. ............................................................ 22
2. Máy lạnh nén hơi. ....................................................................................... 22
2.1.Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý. .................................................................... 22
3. Các loại máy lạnh khác. .............................................................................. 23
3.1. Máy lạnh nén khí...................................................................................... 23
3.2. Máy lạnh Ejecto. ...................................................................................... 24
3.3. Máy lạnh nhiệt điện.................................................................................. 25
BÀI 3. .................................................................................................................. 27
MÁY NÉN LẠNH .............................................................................................. 27
1. Máy nén piston. ........................................................................................... 27
1.1.Định nghĩa và phân loại. ........................................................................... 27
1.2. Các dạng cấu tạo của máy nén Piston. ..................................................... 27
1.3.1. Thân máy. .............................................................................................. 32
1.3.2. Xy lanh. ................................................................................................. 33
1.3.3. Piston – xéc măng. ................................................................................ 34
1.3.4.Tay biên. ................................................................................................. 35

1.3.5. Trục khuỷu. ........................................................................................... 36
1.3.6. Van hút – van đẩy ................................................................................. 37
1.3.7. Cơ cấu giảm tải khi khởi động (Van khởi động): ................................. 38
1.3.8. Cơ cấu bôi trơn máy nén ....................................................................... 39
1.3.9. Cụm bịt kín cổ trục................................................................................ 40
1.3.10. Van an toàn ......................................................................................... 40
2. Máy nén Roto. ............................................................................................. 41
2.1.Định nghĩa và phân loại. ........................................................................... 41
2.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc. .................................................................... 42
3. Máy nén trục vít. ......................................................................................... 44
3.1.Định nghĩa và phân loại. ........................................................................... 44
3


3.2.Cấu tạo, nguyên lý làm việc. ..................................................................... 45
4. Máy nén xoắn ốc. ........................................................................................ 46
4.1.Định nghĩa và phân loại. ........................................................................... 46
4.2.Cấu tạo, nguyên lý làm việc. ..................................................................... 46
BÀI 4 ................................................................................................................... 48
THIẾT BỊ NGƯNG TỤ ...................................................................................... 48
1. Vai trò và phân loại. .................................................................................... 48
1.1.Vai trị........................................................................................................ 48
2.1. Bình ngưng ống – vỏ:............................................................................... 49
2.2. Thiết bị ngưng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng: ................................... 54
2.3. Thiết bị ngưng tụ kiểu panen tấm bản: .................................................... 55
3. TBNT làm mát bằng nước và không khí. ................................................... 56
3.1. Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi (tháp ngưng tụ): ...................................... 56
3.2. Thiết bị ngưng tụ kiểu tưới: ..................................................................... 58
4. TBNT làm mát bằng khơng khí. ................................................................. 59
4.1. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng khơng khí đối lưu tự nhiên. .................. 59

4.2. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng khơng khí đối lưu cưỡng bức. .............. 60
BÀI 5 ................................................................................................................... 62
THIẾT BỊ BAY HƠI ........................................................................................... 62
1.Vai trò và phân loại. ..................................................................................... 62
2. TBBH làm lạnh chất lỏng. .......................................................................... 63
2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động................................................................... 63
3. TBBH làm lạnh khơng khí. ......................................................................... 70
3.1. Cấu tao, ngun lý hoạt động................................................................... 70
3.2. Ứng dụng. ................................................................................................. 71
BÀI 6 ................................................................................................................... 72
THIẾT BỊ TIẾT LƯU ......................................................................................... 72
1. Vai trò và phân loại. .................................................................................... 72
2.Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong. ................................................................ 72
2.1. Cấu tạo nguyên lý hoạt động.................................................................... 72
2.2.Ứng dụng. .................................................................................................. 73
3.Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài. ............................................................... 73
3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động................................................................... 73
3.2. Ứng dụng. ................................................................................................. 75
BÀI 7 ................................................................................................................... 76
THIẾT BỊ PHỤ TRONG HỆ THỐNG LẠNH ................................................... 76
1. Tháp giải nhiệt............................................................................................. 76
1.1.Cấu tạo. ..................................................................................................... 76
1.2.Nguyên lý làm việc. .................................................................................. 77
2. Các thiết bị phụ của hệ thống lạnh. ............................................................. 78
2.1. Bình tách dầu............................................................................................ 78
2.2. Các loại bình chứa. ................................................................................... 82
3.Dụng cụ trong hệ thống lạnh ........................................................................ 99
4

3.1.Van chặn: .................................................................................................. 99
3.2. Van 1 chiều: ............................................................................................. 99
3.3. Van an toàn: ........................................................................................... 100
3.4. Van nạp ga: ............................................................................................ 101
BÀI 8 ................................................................................................................. 104
CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HOÁ HỆ THỐNG LẠNH................................... 104
1. Rơ le hiệu áp suất dầu. .............................................................................. 104
1.1. Cấu tạo. .................................................................................................. 104
1.2. Hoạt động. .............................................................................................. 105
2. Rơ le áp suất thấp. ..................................................................................... 106
2.1.Cấu tạo. ................................................................................................... 106
2.2.Hoạt động. ............................................................................................... 107
3. Rơ le áp suất cao. ...................................................................................... 108
3.1.Cấu tạo. ................................................................................................... 108
3.2. Hoạt động. .............................................................................................. 108
4. Rơ le áp suất kép. ...................................................................................... 109
4.1 Cấu tạo. ................................................................................................... 109
4.2 Hoạt động. ............................................................................................... 110
5. Các bộ biến đổi nhiệt độ. .......................................................................... 110
6. Van điện từ. ............................................................................................... 113
BÀI 9 ................................................................................................................. 116
KỸ THUẬT GIA CÔNG ĐƯỜNG ỐNG......................................................... 116
1.Nong – loe ống. .......................................................................................... 116
2. Uốn ống. .................................................................................................... 119
3. Hàn ống. .................................................................................................... 122
BÀI 10 ............................................................................................................... 125
KẾT NỐ MƠ HÌNH HỆ THỐNG MÁY LẠNH .............................................. 125
1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh.................................................................. 125
2. Kết nối mơ hình hệ thống lạnh. ................................................................. 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 127

5


MƠ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH
Mã mơ đun: MĐ 23
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
- Vị trí: là mơ đun sau khi đã học xong các môn kỹ thuật cơ sở, kỹ thuật
đo lường, các mơ đun về điện;
- Tính chất: là mơ đun chun mơn nghề
Mục tiêu của mơ đun:
- Về kiến thức: Trình bày được vai trò, cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vị
trí lắp đặt của các thiết bị chính và phụ trong hệ thống lạnh nén hơi;
- Về kỹ năng: Gia công được đường ống dùng trong kỹ thuật lạnh, nhận
biết, kiểm tra, đánh giá tình trạng các thiết bị, phụ kiện của hệ thống lạnh, lắp
đặt, kết nối, vận hành các thiết bị và mơ hình các hệ thống lạnh điển hình;
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Cẩn thận, chính xác, an tồn cho
người và thiết bị.
Nội dung của mơ đun:
Thời gian (giờ)
Thực
Tổng Lý
hành,
Kiể
Số
số
thuy
thí
m
Các bài trong mơ đun

TT
ết
nghiệm tra
, thảo
luận,
bài tập
1 Bài 1. Cơ sở nhiệt động kỹ thuật và
4
4
truyền nhiệt
1. Cơ sở nhiệt động kỹ thuật
3
3
1.1. Các khái niệm về nhiệt động
0,5
0,5
1.2. Chất môi giới và các thông số trạng
1
1
thái của chất môi giới
1.3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của
1,5
1,5
khí lý tưởng
2. Truyền nhiệt
1
1
2.1. Các khái niệm mở đầu
0,5
0,5

2.2. Các phương thức truyền nhiệt
0,5
0,5
2 Bài 2. Tổng quan về các loại máy lạnh
4
3
1
thông dụng
1. Máy lạnh hấp thụ.
1
1
1.1. Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý
1.2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng.
2. Máy lạnh nén hơi.
2
1
1
2.1. Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý
2.2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng.
3. Các loại máy lạnh khác.
1
1
6


Thời gian (giờ)
Thực
Tổng Lý
hành,
số

thuy
thí
ết
nghiệm
, thảo
luận,
bài tập

Số
Các bài trong mơ đun
TT

3

4

5

3.1. Máy lạnh nén khí.
3.2. Máy lạnh Ejecto.
3.3. Máy lạnh nhiệt điện.
Bài 3. Máy nén lạnh
1. Máy nén piston.
1.1. Định nghĩa và phân loại.
1.2. Các dạng cấu tạo của máy nén Piston.
1.3. Các chi tiết của máy nén piston.
2. Máy nén Roto.
2.1. Định nghĩa và phân loại.
2.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc.
3. Máy nén trục vít.

3.1. Định nghĩa và phân loại.
3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc.
4. Máy nén xoắn ốc (Scroll).
4.1. Định nghĩa và phân loại.
4.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc.
5. Kiểm tra.
Bài 4. Thiết bị ngưng tụ
1. Vai trò và phận loại.
2. TBNT làm mát bằng nước.
2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.
2.2. Ứng dụng.
3. TBNT làm mát bằng nước và khơng khí.
3.1. Cấu tạo, ngun lý hoạt động.
3.2. Ứng dụng.
4. TBNT làm mát bằng khơng khí.
4.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.
4.2. Ứng dụng.
Bài 5. Thiết bị bay hơi
1. Vai trò và phân loại.
2. TBBH làm lạnh chất lỏng.
2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.
2.2. Ứng dụng.
3. TBBH làm lạnh khơng khí.
7

18
11

3
1

13
10

2

1

1

1.5

0.5

1

1.5

0.5

1

2
4
0,5
2

3
0,5
1

1

1

0,5

0,5

4
0,5
2,5

3
0,5
1,5

1

1

Kiể
m
tra

2

2
1
1

1
1


Số
Các bài trong mô đun
TT

6

7

8

3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.
3.2. Ứng dụng.
Bài 6. Thiết bị tiết lưu
1. Vai trò và phân loại.
2. Van tiết lưu nhiệt cân bằng trong.
2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.
2.2. Ứng dụng.
3. Van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài.
3.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động.
3.2. Ứng dụng.
4. Kiểm tra.
Bài 7: Thiết bị phụ trong hệ thống lạnh
1. Tháp giải nhiệt.
1.1. Cấu tạo.
1.2. Nguyên lý làm việc.

2. Các thiết bị phụ của hệ thống lạnh.
2.1. Bình tách dầu.
2.2. Các loại bình chứa.
2.3. Bình tách lỏng.
2.4. Bình trung gian.
2.5. Bình tách khí khơng ngưng.
2.6. Thiết bị quá lạnh.
2.7. Thiết bị hồi nhiệt.
2.8. Phin lọc và phin sấy.
2.9. Bơm – quạt – đường ống.
3. Dụng cụ trong hệ thống lạnh.
Bài 8. Các thiết bị điện hệ thống lạnh
1. Rơ le khởi động kiểu dòng điện
1.1. Cấu tạo
1.2. Hoạt động
2. Rơ le khởi động kiểu điện áp
2.1. Cấu tạo
2.2. Hoạt động
3. Rơ le nhiệt độ (thermostat)
3.1. Cấu tạo
8

Thời gian (giờ)
Thực
Tổng Lý
hành,
số
thuy
thí
ết

nghiệm
, thảo
luận,
bài tập
6
0,5
2,5

3
0,5
1,5

1

1

1

Kiể
m
tra

2

1

2
5
1

2
4
1

1

3

2

1

1
8
1,5

1
3
0,5

5
1

1,5

0,5

1

1,5

0,5

1


Số
Các bài trong mô đun
TT

9

10

3.2. Hoạt động
4. Rơ le thời gian
4.1. Cấu tạo
4.2. Hoạt động
5. Rơ le bảo vệ
5.1. Cấu tạo
5.2. Hoạt động
6. Tụ điện
6.1. Cấu tạo
6.2. Hoạt động
Bài 9. Kỹ thuật gia công đường ống.
1. Nong - loe ống
1.1. Kỹ thuật cơ bản
1.2. Ứng dụng
2. Uốn ống
2.1. Kỹ thuật cơ bản

2.2. Ứng dụng
3. Hàn ống
3.1. Kỹ thuật cơ bản.
3.2. Ứng dụng.
4. Kiểm tra.
Bài 10. Kết nối mơ hình hệ thống máy
lạnh.
1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh.
1.1. Sơ đồ ngun lý.
1.2. Hoạt động.
2. Kết nối mơ hình hệ thống lạnh
2.1. Kết nối hệ thống lạnh.
2.2. Kiểm tra hệ thống.
3. Hút chân không, nạp gas – chạy thử.
4. Kiểm tra.

Thời gian (giờ)
Thực
Tổng Lý
hành,
số
thuy
thí
ết
nghiệm
, thảo
luận,
bài tập
1

0,5

0.5

1

0,5

0.5

1,5

0,5

1

24
8,5

2
0,5

20
8

5

1

4

8,5

0,5

8

2
13

2

9

2

1

1

6,5

0,5

6

2,5

0,5

2

2
90

Cộng

9

30

52

Kiể
m
tra

2

2
2

2
8


BÀI 1
CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT VÀ TRUYỀN NHIỆT
Mã bài: MĐ 23_01
Giới thiệu:

Bài này cung cấp cho sinh viên học sinh những kiến thức cơ bản ban đầu
về cơ sở nhiệt động và truyền nhiệt: các khái niệm nhiệt động cơ bản, thơng số
của hơi, các chu trình nhiệt động cũng như quy luật của các hình thức truyền
nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt.
Mục tiêu:
- Trình bày được các kiến thức chung nhất về kỹ thuật Nhiệt - Lạnh.
- Phân tích được các khái niệm về nhiệt động lực học.
- Trình bày được các kiến thức về hơi và thơng số trạng thái hơi.
- Trình bày được các quá trình nhiệt động của hơi.
- Trình bày được các chu trình nhiệt động.
- Trình bày được các quá trình dẫn nhiệt và truyền nhiệt và các thiết bị
trao đổi nhiệt.
- Phân tích được các q trình, ngun lý làm việc của máy lạnh và các
quy luật truyền nhiệt nói chung;
- Rèn luyện tính tập trung, tỉ mỉ, tư duy logic, ứng dụng thực tiễn sản xuất
áp dụng vào môn học cho HSSV.
Nội dung chính:
1. Cơ sở nhiệt động kỹ thuật.
1.1. Các khái niệm về nhiệt động.
- Thiết bị nhiệt: Là loại thiết bị có chức năng chuyển đổi giữa nhiệt năng và
cơ năng. Thiết bị nhiệt được chia thành 2 nhóm: động cơ nhiệt và máy
lạnh.
+ Động cơ nhiệt: Có chức năng chuyển đổi nhiệt năng thành cơ
năng như động cơ hơi nước, turbine khí, động cơ xăng, động cơ phản
lực, v.v.
+ Máy lạnh: Có chức năng chuyển nhiệt năng từ nguồn lạnh đến
nguồn nóng.
- Hệ nhiệt động (HNĐ): Là hệ gồm một hoặc nhiều vật được tách riêng ra
khỏi các vật khác để nghiên cứu các tính chất nhiệt động của chúng. Tất
cả những vật ngoài HNĐ được gọi là môi trường xung quanh.

10


Hình 1.1.Nguyên lý làm việc của động cơ nhiệt và máy lạnh, bơm nhiệt
Vật thực hoặc tưởng tượng ngăn cách hệ nhiệt động với môi trường xung
quanh được gọi là ranh giới của HNĐ.
Hệ nhiệt động được phân loại như sau :

Hình 1.2. Hệ nhiệt động
a) HNĐ kín với thể tích khơng
đổi
b) HNĐ kín với thể tích thay đổi
c) HNĐ hở

* Hệ nhiệt động kín: HNĐ trong đó khơng có sự trao đổi vật chất giữa hệ và
môi trường xung quanh.
* Hệ nhiệt động hở: HNĐ trong đó có sự trao đổi vật chất giữa hệ và môi trường
xung quanh.
* Hệ nhiệt động cơ lập: HNĐ được cách ly hồn tồn với mơi trường xung
quanh.
11


1.2.
-

Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới.
Khái niệm chất môi giới (CMG): Chất môi giới hay môi chất công tác
được sử dụng trong thiết bị nhiệt là chất có vai trị trung gian trong q trình

biến đổi giữa nhiệt năng và cơ năng.
Các thơng số trạng thái của chất môi giới:
* Nhiệt độ: Nhiệt độ (T) - số đo trạng thái nhiệt của vật. Theo thuyết động học phân
tử, nhiệt độ là số đo động năng trung bình của các phân tử .

m . 2
3

 kT

Trong đó: mμ - khối lượng phân tử

ω - vận tốc trung bình của các phân tử
5
k - hằng số Bonzman , k = 1,3805.10 J/độ
T - nhiệt độ tuyệt đối.
Nhiệt kế: Nhiệt kế hoạt động dựa trên sự thay đổi một số tính chất vật lý của vật
thay đổi theo nhiệt độ, ví dụ: chiều dài, thể tích, màu sắc, điện trở , v.v.
Thang nhiệt độ:
0
1) Thang nhiệt độ Celsius ( C)
0

2) Thang nhiệt độ Fahrenheit ( F)
3) Thang nhiệt độ Kelvin (K)
0
4) Thang nhiệt độ Rankine ( R)
Mối quan hệ giữa các đơn vị đo nhiệt độ:
5 o
( F – 32)

9

o

C=

o

C = K – 273

o

C=

Hình 1.3. Nhiệt kế

5 o
. R – 273
9

* Áp suất:
+ Khái niệm: Áp suất của lưu chất (p) - lực tác dụng của các phân tử theo
phương pháp tuyến lên một đơn vị diện tích thành chứa.
p=

F
A

Theo thuyết động học phân tử :
p =  .n.

m 2

trong đó : p - áp suất ;
F - lực tác dụng của các phân tử ;
A - diện tích thành bình chứa ;
n - số phân tử trong một đơn vị thể tích ;
12

3


α - hệ số phụ thuộc vào kích thước và lực tương tác của các phân tử.
+ Đơn vị áp suất:
2
1) N/m
; 5) mm Hg (tor - Torricelli, 1068-1647)
2) Pa (Pascal)
; 6) mm H2O
3) at (Technical Atmosphere) ;
7) psi (Pound per Square Inch)
4) atm (Physical Atmosphere) ;
8) psf (Pound per Square Foot)
Mối quan hệ giữa các đơn vị đo áp suất:
0
4
2
1 atm = 760 mm Hg (at 0 C) = 10,13 . 10 Pa = 2116 psf (lbf/ft )
1 at = 2049 psf
1at = 0,981 bar = 9,81.104 N/m2 = 9,81.104 Pa = 10 mH20 = 735,5 mmHg

= 14,7 psi
+ Phân loại áp suất:
Áp suất khí quyển (p 0): Áp suất của khơng khí tác dụng lên bề mặt các vật
trên trái đất.
Áp suất dư (pd): Là phần áp suất tuyệt đối lớn hơn áp suất khí quyển

p d= p - p 0
Áp suất tuyệt đối (p):Áp suất của lưu chất so với chân không tuyệt đối.
p = p d+ p 0
Áp suất chân không (pck): Phần áp suất tuyệt đối nhỏ hơn áp suất khí
quyển.
pck = p0 - p

Hình 1.4. Các loại áp suất
* Thể tích riêng và khối lượng riêng:
Thể tích riêng (v) - Thể tích riêng của một chất là thể tích ứng với một
đơn vị khối lượng chất đó :  

V
m

3

[m /kg]

Khối lượng riêng (ρ) - Khối lượng riêng - còn gọi là mật độ - của một
chất là khối lượng ứng với một đơn vị thể tích của chất đó :

13

ρ=

m
V

3

[kg/m ]

*Nội năng:
Nội nhiệt năng (u) - gọi tắt là nội năng - là năng lượng do chuyển động
của các phân tử bên trong vật và lực tương tác giữa chúng.
Nội năng gồm 2 thành phần: nội động năng (ud) và nội thế năng (up).

- Nội động năng liên quan đến chuyển động của các phân tử nên nó phụ
thuộc vào nhiệt độ của vật.
- Nội thế năng liên quan đến lực tương tác giữa các phân tử nên nó phụ
thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử. Như vậy, nội năng là một hàm của
nhiệt độ và thể tích riêng: u = u (T, v)
Đối với khí lý tưởng, lực tương tác giữa các phân tử bằng 0 nên nội năng
chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Lượng thay đổi nội năng của khí lý tưởng được xác
định bằng các biểu thức:
du = CvdT và Δu = Cv(T2 - T1)
Đối với 1kg mơi chất, nội năng kí hiệu là u, đơn vị là J/kg; Đối với Gkg môi
chất, nội năng kí hiệu là U, đơn vị là J. Ngồi ra nội năng cịn có một số đơn vị
khác như: kCal; kWh; Btu…
1kJ = 0,239 kCal = 277,78.10-6 kWh = 0,948 Btu
*Enthanpy:
Enthalpy (i hoặc h) - là đại lượng được định nghĩa bằng biểu thức :

i = h = u + p.v
Như vậy, cũng tương tự như nội năng, enthalpy của khí thực là hàm của các
thơng số trạng thái. Đối với khí lý tưởng, enthalpy chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
*Entropy:
Entropy (s) là một hàm trạng thái được định nghĩa bằng biểu thức :
ds =

1.3.

dq
T

[J/K]

Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng.

1.3.1. Q trình đẳng tích
Q trình đẳng tích là q trình nhiệt động được tiến hành trong điều kiện
thể tích khơng đổi.
v = const, dv = 0.
Ví dụ: Làm lạnh hoặc đốt nóng khí trong bình kín có thể tích khơng thay
đổi.
Quan hệ giữa các thơng số
Từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng pv = RT, ta có:
p R

T v
14

mà R = const và v = const, do đó suy ra:
p R
  const
T v
p1 p 2

T1 T2
Công thức chứng tỏ trong q trình đẳng tích, áp suất thay đổi tỉ lệ thuận
với nhiệt độ hoặc có thể viết:
p1 T1

p 2 T2
Cơng thay đổi thể tích
Vì q trình đẳng tích có v = const, nghĩa là dv = 0, do đó cơng thay đổi
thể
tích của q trình:
L = p(V2-V1) = 0
Nhiệt lượng trao đổi với môi trường
Theo định luật nhiệt động I ta có: q = l + Δu, mà l = 0 nên:
q = Δu = Cv (T2 - T1)
Biến thiên entropi:
Độ biến thiên entrơpi của q trình được xác định bằng biểu thức:
dq
ds 
T
mà ta có q = Δu hay dq = du, do đó có thể viết:
dq C v dT
ds 

T

T
Vậy
s  C v ln

T2
p
 C v ln 2
T1
P1

Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình
u

1
q
Như vậy trong q trình đẳng tích, nhiệt lượng tham gia vào quá trình chỉ
để làm thay đổi nội năng của chất khí.
Biểu diễn trên đồ thị
Trạng thái nhiệt động của mơi chất hồn tồn xác định khi biết hai thơng
số độc lập bất kỳ của nó. Bởi vậy ta có thể chọn hai thơng số độc lập nào đó để
lập ra đồ thị biểu diễn trạng thái của môi chất, đồ thị đó được gọi là đồ thị trạng
thái. Q trình đẳng tích được biểu thị bằng đoạn thẳng đứng 1-2 trên đồ thị p-v
15


và đường cong lơgarit trên đồ thị T-s. Diện tích 12p2p1 trên đồ thị p-v biểu diễn
cơng kỹ thuật, cịn diện tích 12s2s1 trên đồ thị T-s biểu diễn nhiệt lượng trao đổi
trong quá trình đẳng tich.

Hình 1.5. Quá trình đẳng tích

1.3.2. Q trình đẳng áp
a. Định nghĩa
Q trình đẳng áp là quá trình nhiệt động được tiến hành trong điều kiện
áp suất không đổi.
p = const, dp = 0.
b. Quan hệ giữa các thơng số
Từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng pv = RT, ta có:
v R

T p
Mà R = const và p = const, do đó suy ra:
v R
  const
T p
Nghĩa là trong quá trình đẳng áp, thể tích thay đổi tỉ lệ thuận với nhiệt độ
hoặc:
v1 v 2
v
T
hay 1  1

T1 T2
v 2 T2

Công thay đổi thể tích của q trình
Vì q trình đẳng áp có p = const, nên cơng thay đổi thể tích:
L = p(V2-V1) = R(T2 – T1)
Cơng kỹ thuật của quá trình
lkt = - V(P2 – P1) = 0
Nhiệt lượng trao đổi với môi trường

16


Theo định luật nhiệt động I ta có: q = Δi + lkt , mà lkt = 0 nên:
q = Δi = Cp (T2 - T1)
Biến thiên entropi
Độ biến thiên entrơpi của q trình được xác định bằng biểu thức:
dq = di - vdp = di (vì dp = 0), do đó ta có
dq di
ds 

T T
Vậy:
V
T
s  C p ln 2  C p ln 2
V1
T1
Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình
u C v T2  T1  1



q C p (T2  T1 ) k
Biểu diễnquá trình trên đồ thị
Quá trình đẳng áp được biểu thị bằng đoạn thẳng nằm ngang 1-2 trên đồ
thị
p-v và đường cong lơgarit 1-2 trên đồ thị T-s. Diện tích 12v2v1 trên đồ thị p-v
biểu diễn cơng thay đổi thể tích, cịn diện tích 12s2s1 trên đồ thị T-s biểu diễn
nhiệt lượng trao đổi trong quá trình đẳng áp.

Hình 1.6. Quá trình đẳng áp
2.3. Quá trình đẳng nhiệt
Quá trình đẳng nhiệt là quá trình nhiệt động được tiến hành trong điều
kiện nhiệt độ không đổi.
T = const, dt = 0.
Quan hệ giữa các thơng số
Từ phương trình trạng thái của khí lý tưởng pv = RT, mà R = const và T =
const, do đó suy ra:
pv = RT = const
Hay:
p1v1 = p2v2
17


Nghĩa là trong q trình đẳng nhiệt, thể tích thay đổi tỉ lệ nghịch với áp
suất, suy
ra:
p1 v 2

p 2 v1
Cơng thay đổi thể tich của q trình
Vì q trình đẳng nhiệt có T = const, nên cơng thay đổi thể tích:
v
v
v
l  RT ln 2  p1 v1 ln 2  p 2 v 2 ln 2
v1
v1
v1

Hay:
l  RT ln

p1
p
p
 p1 v1 ln 1  p 2 v 2 ln 1
p2
p2
p2

Cơng kỹ thuật của q trình
l kt  RT ln

V
P1
 RT ln 2  1
V1
P2

Trong quá trình đẳng nhiệt cơng thay đổi thể tích bằng cơng kỹ thuật.
Nhiệt lượng trao đổi với môi trường
Lượng nhiệt tham gia vào quá trình được xác định theo định luật nhiệt
động I là: dq = du + dl = di + dlkt , mà trong quá trình đẳng nhiệt dT = 0 nên du
= 0 và di = 0, do đó có thể viết:
v
p
q  RT ln 1  RT ln 2
v1
p2

hoặc có thể tính: dq = Tds
hay: q= T(s2 - s1) (3-29)
Biến thiên entropi của q trình
Độ biến thiên entrơpi của q trình được xác định bằng biểu thức:
v
p
s  R ln 2  R ln 1
v1
p2
Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình
Vì T1 = T2 nên Δu = 0, do đó:
u

0
q
Biểu diễn q trình trên đồ thị
Q trình đẳng nhiệt được biểu thị bằng đường cong hypecbol cân 1-2
trên đồ thị p-v và đường thẳng năm ngang 1-2 trên đồ thị T-s. Trên đồ thị p-v,
diện tích 12p2p1 biểu diễn cơng kỹ thuật, cịn diện tích 12v2v1 biểu diễn công
18


thay đổi thể tích. Trên đồ thị T-s diện tích 12s2s1 biểu diễn nhiệt lượng trao đổi
trong quá trình đẳng nhiệt.
2. Truyền nhiệt.
2.1. Các khái niệm mở đầu.
- Mặt đẳng nhiệt: Tại một thời điểm nào đó, tập hợp tất cả các điểm của vật có
nhiệt độ như nhau ta được những mặt gọi là mặt đẳng nhiệt, hay nói cách khác
mặt đẳng nhiệt chính là quỹ tích của các điểm có nhiệt độ như nhau tại một thời
điểm nào đó. Bởi vì một điểm trong vật khơng thể tồn hai nhiệt độ do đó các mặt

nhiệt độ khơng cắt nhau, nó chỉ cắt bề mặt vật hoặc khép kín bên trong vật.
- Gradient nhiệt độ:Nhiệt độ trong vật chỉ thay đổi theo phương cắt các mặt
đẳng nhiệt, đồng thời sự biến thiên nhiệt độ trên một đơn vị độ dài theo phương
pháp tuyến với bề mặt đẳng nhiệt là lớn nhất.
- Mật độ dòng nhiệt (q - W/m2): là lượng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích
bề mặt đẳng nhiệt vng góc với hướng truyền nhiệt trong một đơn vị thời gian.
- Dòng nhiệt (Q – W): là lượng nhiệt truyền qua tồn bộ diện tích bề mặt đẳng
nhiệt trong một đơn vị thời gian.
- Hệ số dẫn nhiệt: Là nhiệt lượng truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt đẳng
nhiệt trong một đơn vị thời gian khi grad(t) = 1


q
W/mK 
t
n

Hệ số dẫn nhiệt  đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của vật. Hệ số dẫn
nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Phụ thuộc vào bản chất của các chất
rắn > lỏng > khí
- Phụ thuộc vào nhiệt độ
 = o(1 + bt)
o - hệ số dẫn nhiệt ở 0oC
b - hệ số thực nghiệm
* Tính chất của hệ số dẫn nhiệt:
 của kim loại nguyên chất và hầu hết chất lỏng (trừ nước và Glyxerin)
giảm khi t tăng
Chất cách nhiệt và chất khí có  tăng khi t tăng
 của vật liệu xây dựng còn phụ thuộc vào độ xốp và độ ẩm.

 ≤ 0,2 W/mK có thể làm chất cách nhiệt

19


2.2. Các phương thức truyền nhiệt.
- Dẫn nhiệt: là việc truyền năng lượng nhiệt giữa các phân tử lân cận trong một
chất khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Nó luôn luôn diễn ra từ vùng nhiệt độ cao
hơn tới vùng nhiệt độ thấp hơn.
- Trao đổi nhiệt đối lưu: là quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa bề mặt vật rắn
với chất lỏng hoặc chất khí chuyển động khi có sự chênh lệch nhiệt độ. Trao
đổi nhiệt đối lưu luôn kèm theo dẫn nhiệt (nhưng không đáng kể) vì ln có
sự tiếp xúc giữa các phần tử có nhiệt độ khác nhau.
- Trao đổi nhiệt bức xạ: là q trình trao đổi nhiệt được thực hiện bằng sóng
điện từ. Tia nhiệt là tia bức xạ được các vật hấp thụ và biến thành nhiệt. Quá
trình phát sinh và truyền những tia nhiệt được gọi là quá trình bức xạ nhiệt.
- Truyền nhiệt tổng hợp: Trong các phần trước chúng ta đã nghiên cứu riêng lẻ
qui luật của các phương thức truyền nhiệt như dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ.
Thực tế có một số q trình là sự kết hợp của hai hay cả ba phương thức
truyền nhiệt ở trên và có sự ảnh hưởng tác động qua lại lẫn nhau. Trong tính
tốn thực tế thường tính theo dạng ảnh hưởng chính đối với q trình, cịn ảnh
hưởng của các dạng phụ khác có thể đưa thêm vào hệ số hiệu chỉnh nào đó.

20


BÀI 2
TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI MÁY LẠNH THÔNG DỤNG
Mã bài: MĐ 23_02
Giới thiệu:

Ở bài này giới thiệu khái quát cho chúng ta về các loại máy lạnh được sử
dụng trong thực tiễn sản xuất cũng như đời sống để có được bức tranh chung về
các loại máy lạnh này trong nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hịa khơng khí;
đồng thời xác định được sự ứng dụng thực tiễn của máy lạnh nén hơi là máy
lạnh chủ yếu nghiên cứu vì tính đa dạng và tiện ích của nó.
Mục tiêu:
Trình bày được các kiến thức cơ bản về các loại máy lạnh thơng dụng có
ý nghĩa thực tế và được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và đời sống.
Nhận dạng được các loại máy lạnh, các thiết bị chính của máy lạnh nén
hơi ở các hệ thống lạnh trong thực tế;
Rèn luyện kỹ năng quan sát, ham học, ham hiểu biết, tư duy logic, kỷ luật
học tập.
Nội dung chính:
1. Máy lạnh hấp thụ.
1.1. Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý.
1.1.1. Định nghĩa:
Máy lạnh hấp thụ là máy lạnh sử dụng năng lượng dạng nhiệt để làm việc.
Nó có các bộ phận ngưng tụ, tiết lưu, bay hơi như máy lạnh nén hơi. Riêng máy
nén cơ được thay bằng một hệ thống gồm: Bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình
sinh hơi và tiết lưu dung dịch.
Hệ thống này chạy bằng nhiệt năng (như hơi nước, bộ đốt nóng) thực hiện
chức năng như máy nén cơ là “hút” hơi sinh ra từ thiết bị bay hơi “nén” lên áp
suất cao đẩy vào thiết bị ngưng tụ nên được gọi là máy nén nhiệt.
1.1.2. Sơ đồ nguyên lý:

21


QK

2

3

SH
NT
QH
TL

PK

TLDD

BDD

P0

BH

HT

QA
1

4
Q0

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ
1.2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng.
- Nguyên lý làm việc:

Ngồi mơi chất lạnh, trong hệ thống cịn có dung dịch hấp thụ làm nhiệm vụ
đưa môi chất lạnh từ vị trí 1 đến vị trí 2. Dung dịch sử dụng thường là Amoniac/
nước và nước/ litibromua.
Dung dịch loãng trong bình hấp thụ có khả năng hấp thụ hơi mơi chất sinh ra
ở bình bay hơi để trở thành dung dịch đậm đặc. Khi dung dịch trở thành đậm đặc
sẽ được bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi. Ở đây dung dịch được gia nhiệt
đến nhiệt độ cao (đối với dung dịch amoniac/nước khoảng 1300C) và hơi
amoniac sẽ thoát ra khỏi dung dịch đi vào bình ngưng tụ. Do amoniac thốt ra,
dung dịch trở thành lỗng, đi qua van tiết lưu dung dịch về bình hấp thụ tiếp tục
chu trình mới. Do vậy ở đây có hai vịng tuần hồn rõ rệt:
+ Vịng tuần hồn dung dịch: HT – BDD – SH – TLDD và trở lại HT,
+ Vòng tuần hồn mơi chất lạnh 1 – HT - BDD – SH – 2 – 3 – 4 – 1.
- ứng dụng: Ứng dụng rộng rãi trong các xí nghiệp có nhiệt thải dạng hơi hoặc
nước nóng.
2. Máy lạnh nén hơi.
2.1. Định nghĩa, sơ đồ nguyên lý.
- Định nghĩa: Máy lạnh nén hơi là loại máy lạnh có máy nén cơ để hút hơi mơi
chất có áp suất thấp và nhiệt độ thấp ở thiết bị bay hơi và nén lên áp suất cao
và nhiệt độ cao đẩy vào thiết bị ngưng tụ. Môi chất lạnh trong máy lạnh nén
hơi có biến đổi pha (bay hơi ở thiết bị bay hơi và ngưng tụ ở thiết bị ngưng
tụ) trong chu trình máy lạnh.
- Sơ đồ nguyên lý:
22


QK

3

2

NT

MN

PK , tK Phía cao áp
TL
P0 , t0 Phía hạ áp

L

BH

4

1
Q0

Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén hơi
2.2. Nguyên lý làm việc và ứng dụng.
Trong thiết bị bay hơi, môi chất lạnh lỏng sôi ở áp suất thấp (P0) và nhiệt độ
thấp (t0) do thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh, sau đó được máy nén hút về
và nén lên áp suất cao (PK), nhiệt độ cao (tK), đó là q trình nén đoạn nhiệt 1 –
2. Hơi mơi chất có áp suất cao và nhiệt độ cao được máy nén đẩy vào thiết bị
ngưng tụ. Tại đây hơi môi chất thải nhiệt (QK) cho môi trường làm mát và ngưng
tụ lại, đó là q trình ngưng tụ 2 – 3 môi chất biến đổi pha. Lỏng mơi chất có áp
suất cao, nhiệt độ cao qua van tiết lưu sẽ hạ áp suất thấp (P0) và nhiệt độ thấp (t0)
đi vào thiết bị bay hơi, đó là q trình tiết lưu 3 – 4. Lỏng mơi chất có áp suất
thấp (P0) và nhiệt độ thấp (t0) ở thiết bị bay hơi thu nhiệt (Q0) của môi trường
cần làm lạnh sôi lên và bay hơi tạo ra hiệu ứng lạnh, đó là q trình bay hơi 4 –

1.
* Ứng dụng: Máy lạnh nén hơi được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành
kinh tế.
3. Các loại máy lạnh khác.
3.1. Máy lạnh nén khí.
- Định nghĩa:
Là loại máy lạnh có máy nén cơ nhưng mơi chất dùng trong chu trình ln
ở thể khí, khơng thay đổi trạng thái. Máy lạnh nén khí có hoặc khơng có máy
dãn nở.
- Sơ đồ nguyên lý:

23


qm
2

3

Bình làm mát
Máy
dãn
nở

Máy
nén

Ndn

Nn

Buồng lạnh

1
4
q0

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén khí
- Nguyên lý làm việc, ứng dụng:
Máy nén và máy dãn nở thường là kiểu turbin, lắp trên một trục. Cần tiêu
tốn một công nén Nn để hút khí từ buồng lạnh 1 nén lên áp suất cao và nhiệt độ
cao ở trạng thái 2 sau đó đưa vào làm mát nhờ thải nhiệt cho nước làm mát. Sau
khi đã làm mát khí nén được đưa vào máy dãn nở và được dãn nở xuống áp suất
thấp và nhiệt độ thấp rồi được phun vào buồng lạnh.
Quá trình dãn nở trong máy dãn nở có sinh ngoại cơng có ích. Sau khi thu
nhiệt của mơi trường cần làm lạnh, khí lại được hút về máy nén tiếp tục chu
trình lạnh.
- Ứng dụng:
Máy lạnh nén khí được sử dụng hạn chế trong một số cơng trình điều hịa
khơng khí, nhưng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật lạnh sâu cryo dùng để
hóa lỏng khí.
3.2. Máy lạnh Ejecto.
Định nghĩa: Máy lạnh ejectơ là máy lạnh mà quá trình nén hơi môi chất
lạnh từ áp suất thấp lên áp suất cao được thực hiện nhờ ejectơ. Giống như máy
lạnh hấp thụ, máy nén kiểu ejectơ cũng là kiểu “máy nén nhiệt”, sử dụng động
năng của dòng hơi để nén dòng môi chất lạnh.
24


- Sơ đồ ngun lý:

eject
ơ

Lị
hơi

Bình
ngưng
tụ

Bìn
h
bay
hơi

Van
tiết lưu

Bơ
mm
Hình 2.4. Sơ đồ ngun lý của máy lạnh ejectơ hơi nước
- Nguyên lý làm việc, ứng dụng: Hơi có áp suất cao và nhiệt độ cao sinh ra ở lò
hơi được dẫn vào ejectơ. Trong ống phun, thế năng của hơi biến thành động
năng và tốc độ chuyển động của hơi tăng lên cuốn theo hơi lạnh sinh ra ở bình
bay hơi. Hỗn hợp của hơi cơng tác (hơi nóng) và hơi lạnh đi vào ống tăng áp, ở
đây áp suất hỗn hợp tăng lên do tốc độ hơi giảm. Hỗn hợp hơi được đẩy vào
bình ngưng tụ. Từ bình ngưng tụ, nước ngưng được chia làm hai đường, phần
lớn được bơm nén về lò hơi còn một phần nhỏ được tiết lưu trở lại bình bay hơi
để bay hơi làm lạnh chất tải lạnh là nước. Máy lạnh ejectơ có ba cấp áp suất Ph >

Pk > P0 là áp suất công tác, áp suất ngưng tụ và áp suất bay hơi.
3.3. Máy lạnh nhiệt điện.
Định nghĩa: Máy lạnh nhiệt điện là máy lạnh sử dụng cập nhiệt điệntạo
lạnh theo hiệu ứng nhiệt điện hay hiệu ứng Pentier. Hiệu ứng nhiệt điện do
Pentier phát hiện năm 1934: Nếu cho dòng điện một chiều đi qua vịng dây dẫn
kín gồm hai kim loại khác nhau nối tiếp nhau thì một đầu nối nóng lên, một đầu
nối lạnh đi.
- Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy lạnh nhiệt điện:

25