KỸ THUẬT NHIỆT ĐỀ TÀI Tìm hiểu về máy nén lạnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KỸ THUẬT NHIỆT
ĐỀ TÀI: Tìm hiểu về máy nén lạnh
Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện: NHÓM 7: Phạm Tùng Dương

Lê Cường Bách
Nguyễn Huy Việt Anh
Khổng Tiến Thành
Lê Nguyễn Đức Thắng
Lớp: D15-DKTBCN1


HA NOI, 2021
A. MỞ ĐẦU

Nếu so sánh hệ thống lạnh như một cơ thể sống thì máy nén chính
là quả tim của cơ thể sống ấy. Trong hệ thống lạnh, máy nén giữ
vai trò quan trọng với
- Năng suất lạnh
- Suất tiêu hao điện năng
- Tuổi thọ
- Độ tin cậy và an tồn của hệ thống lạnh
Vì vậy, tự động hóa máy nén lạnh đóng vai trị quan trọng nhất đối
với tự động hóa hệ thống lạnh nói chung. Tự động hóa máy nén
lạnh chính là trang bị cho máy nén các dụng cụ mà nhờ các dụng
cụ đó máy nén có thể vận hành một cách tự động, chắc chắn, an
tồn với độ tin cậy cao mà khơng cần sự tham gia trực tiếp của
công nhân vận hành
B. NỘI DUNG

Chương 1: Giới thiệu chung
Máy nén lạnh là một thiết bị vô cùng quan trọng đối với các hệ thống,
thiết bị điện lạnh. Từ các loại tủ lạnh, tủ đông bảo quản thông thường,
đến các hệ thống làm mát, làm lạnh cho các cơng trình lớn. Vai trị quan
trọng như vậy, nhưng chúng ta thật sự hiểu rõ về loại thiết bị này?
Máy nén lạnh rất quan trọng trong việc đáp ứng điều hịa khơng khí và
làm lạnh cho các cơng trình hay thiết bị có quy mơ lớn. Máy nén mơi
chất lạnh từ áp suất thấp sau đó lên áp suất cao và nhiệt độ cao. Song
song với đó còn loại bỏ hơi ra khỏi dàn bay hơi
Phần lớn các loại thiết bị này hay còn được gọi là máy nén mơi chất
lạnh và thường có kích thước lớn. Và có vai trị như trái tim của một hệ
thống sưởi ấm, thơng gió và điều hịa khơng khí.
Tuy là thiết bị cơ khí và có kích thước lớn, nhưng loại máy này lại được
thiết kế đặc biệt dành riêng cho hệ thống điều hịa khơng khí.
Chương 2: Cấu tạo, nguyên lý, hoạt động của của thiết bị
2.1 Cấu tạo
Máy nén khí ga lạnh là một ứng dụng đặc biệt của máy nén khí cơng
nghiệp có nhiệm vụ hút hơi môi chất lạnh tạo ra ở dàn bay hơi đồng thời
duy trì áp suất cần thiết cho sự bay hơi ở nhiệt độ thấp. Máy giúp nén
2


hơi từ áp suất bay hơi lên áp suất ngưng tụ và đẩy vào dàn ngưng để
duy trì khơng khí lạnh cho tồn thiết bị làm lạnh.
Máy nén khí ga lạnh được sử dụng phổ biến trong các máy làm lạnh,
tủ lạnh, kho lạnh… được cấu thành từ nhiều bộ phận khác nhau, bao
gồm: trục khủy, xi lanh, clape hút, tiêu âm, stato, sato, clape đẩy,
piston, khoang hút, tay biên….

2.2 Nguyên lý hoạt động
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. Q trình nén này
tạo ra mơi chất lạnh ở nhiệt độ cao,áp suất cao.

3


Chu trình máy nén, chu trình lạnh máy nén lạnh
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 dịng mơi chất lạnh di chuyển trong hệ
thống:
 Trạng thái 1 là khi môi chất lạnh di chuyển qua dàn bay hơi (D),
nơi khơng khí nóng trao đổi nhiệt với mơi 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 mơi
chất và sau đó sẽ biến môi chất lỏng thành hỗn hợp lỏng/hơi (hơi
bão hòa ẩm)

4

Máy nén khí ga lạnh sử dụng trong các hệ thống tủ lạnh, máy làm
lạnh quá trình hoạt động của thiết bị được diễn dưới 2 quá trình sau:
– Quá trình hút khí:
Khi pít tơng chuyển động từ điểm chết trái sang điểm chết phải, thể
tích trong xi lanh tăng dần còn áp suất trong xi lanh giảm xuống. Khi áp
suất trong xi lanh nhỏ hơn áp suất trong khoang hút thì clape hút 7 mở
ra, hơi mơi chất vào trong khoang xi lanh. Pít tơng chuyển động đến
điểm chết phải thì kết thúc quá trình hút và chuyển sang q trình nén.
– Q trình nén khí:
Chu kỳ nén hơi cần 5 thành phần cơ bản để di chuyển nhiệt từ bên
trong ra bên ngoài:
Đầu tiên là chất làm lạnh, đó là chất lỏng làm việc di chuyển nhiệt
xung quanh.
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 hồ (điểm sơi) để hấp
thụ nhiệt, chất làm lạnh bốc hơi (hoặc sôi) từ chất lỏng đến hơi nước ở
nhiệt độ thấp.
Thứ ba, thiết bị này nén hơi đó đến áp suất cao. Vì nhiệt độ bão hịa
liên quan trực tiếp đến áp lực và công việc nén được truyền lên hơi, hơi
lạnh ở nhiệt độ cao hơn nhiều.
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, khơng 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.
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.

5


Hình ảnh thực tế máy nén khí ga lạnh
Chương 3: Phân loại, ứng dụng của thiết bị, so sánh hai loại
thiết bị
3.1 Phân loại
Có khá nhiều loại máy nén khác nhau được dùng để làm lạnh và điều
hồ khơng khí. Trong đó có 4 loại máy chính là:
Máy nén piston: hay cịn được biết đến với tên gọi thơng dụng hơn là
máy nén xoay chiều. Cơ chế hoạt động của dòng thiết bị này rất linh
hoạt, người ta tạo ra lực nén giống như một động cơ đốt trong hay bơm
piston bằng cách dùng piston và xi lanh. Tất cả mọi sự di chuyển qua lại
của piston đều dựa trên ngoại lực nén môi chất lạnh bên trong xi lanh.
Máy nén lạnh piston cũng nằm trong top được người tiêu dùng ưa
chuộng bởi những đánh giá tích cực từ chất lượng sản phẩm, hiệu suất
đầu ra lớn, dễ dàng lắp đặt và có chi phí ban đầu cực kì thấp. Tuy nhiên,
chúng cũng có những hạn chế riêng, chẳng hạn như độ rung chưa được
cải tiến và chi phí bảo dưỡng khá cao

6


Máy nén trục xoay: thiết bị này có cơ chế hoạt động rất hiệu quả bởi
hai phần tử quay ăn khớp với nhau một cách hoàn hảo như bánh răng,
nén ở giữa chúng là các mơi chất lạnh. Do đó, hoạt động hút và nén
môi chất lạnh được diễn ra đồng thời cùng một lúc. Ưu điểm lớn nhất

của sản phẩm này đó là chi phí bảo dưỡng thấp, có rất ít bộ phận di
chuyển và chi phí phải chăng, phù hợp với môi trường dơ bẩn. Tuy
nhiên, lưu lượng môi chất lạnh và áp suất lại hạn chế hơn các dịng
máy nén khác.

Máy nén trục vít: mơi chất lạnh được tạo ra chỉ với một cặp roto
xoắn ốc hoặc bộ phận trục vít ăn khớp với nhau. Đồng thời, có thể tạo
ra ấp suất cao với một lượng mơi chất rất nhỏ, nhưng lại không làm
hao tổn quá nhiều điện năng. Chi phí đầu tư ban đầu thấp, ít bộ phận
chuyển động và bảo dưỡng nhanh chóng. Đây cũng được xem là một
trong những lợi thế của dòng sản phẩm này mà khách hàng có thể lưu
ý . nhưng chúng không phù hợp với môi trường ô nhiễm, tốc độ quay
trung bình cao hơn hẳn so với các dịng thiết bị nén khác. Máy nén
trục vít được chia thành 2 loại: máy nén trục vít có dầu và máy nén
trục vít khơng dầu

7


Máy nén trục vít có dầu

8


Máy nén trục vít khơng dầu
Máy nén xoắn ốc: hoạt động chủ yếu dựa trên hai đĩa xoắn ốc, được
thiết kế lồng vào nhau với tác dụng nén môi chất lạnh. Đĩa bên trên
hoạt động cố định tại một vị trí , trong khi đĩa bên dưới thì di chuyển
theo quỹ đạo. Dòng máy nén này được cải tiến về độ rung một cách
hoàn hảo, các bộ phận hoạt động mượt hơn, tránh phát ra tiếng ồn và

hiệu quả cũng cao hơn hẳn các dòng máy khác. Tuy nhiên, thiết kế kín
lại là điểm hạn chế của dịng máy này, khi gây bất tiện cho quá trình
bảo dưỡng và tu sửa máy. Máy nén xoắn ốc phù hợp với hệ thống điều
hịa khơng khí ơ tơ và lạnh thương mại.

9


Máy nén ly tâm: . Máy nén ly tâm là một loại máy nén động lực,
hay máy nén tuabin, có thiết kế hướng tâm. Không giống như máy nén
dịch chuyển làm việc với lưu lượng không đổi, máy nén động lực làm
việc ở áp suất không đổi và hiệu suất bị ảnh hưởng bởi các điều kiện
bên ngoài như sự thay đổi nhiệt độ đầu vào. Máy có kích thước và trọng
lượng nhỏ, cấu tạo đơn giản, vận hành tin cậy, tuổi thọ kéo dài. Nhưng
máy cũng tồn tại một số khuyết điểm là hiệu suất khá thấp và cần có bộ
tăng tốc khi sử dụng động cơ điện

10


3.2 Ứng dụng của máy nén lạnh
Cơng 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 hịa làm
lạnh cho một khu cơng 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 cơng nghiệp là lựa chọn tối ưu nhất.

11

Máy làm lạnh nước
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 hịa khơng
khí của các tịa 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.

3.3 So sánh hai máy nén lạnh

12


C. KẾT LUẬN
Vai trị của máy nén lạnh là khơng thể phủ nhận trong việc phát
triển các ngành công nghiệp. Hướng phát triển hiện nay là làm sao
để chế tạo các máy nén có cơng suất lớn hơn với kích thước nhỏ
hơn . Vì vậy, các hệ thống điều khiển phải đảm bảo tốt chức năng
vận hành tự động, hạn chế tối thiểu các can thiệp của con người
nhưng vẫn có thể bảo vệ được máy nén khi sự cố xảy ra
D. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

13