Môi chất lạnh trong hệ thống lạnh máy nén hơi

Mục lục
PHẦN 1: MÔI CHẤT LẠNH TRONG HỆ THỐNG LẠNH MÁY NÉN HƠI
...............................................................................................................................2
I. Giới thiệu về môi chất lạnh...........................................................................2
II. Phân loại môi chất lạnh...............................................................................2
III. Đọc ký hiệu môi chất lạnh.........................................................................4
IV. Những yêu cầu của môi chất lạnh.............................................................4
IV. Một số môi chất lạnh thường được sử dụng trong hệ thống lạnh máy
nén hơi................................................................................................................6
PHẦN 2: DẦU BÔI TRƠN TRONG HỆ THỐNG LẠNH MÁY NÉN HƠI
.............................................................................................................................10
I. Giới thiệu dầu bôi trơn:..............................................................................10
II. Phân loại dầu bôi trơn:..............................................................................10
III. Yêu cầu và lưu ý đối với dầu bơi trơn....................................................10
IV. Các loại tạp chất có trong dầu bơi trơn..................................................11

PHẦN 1: MƠI CHẤT LẠNH TRONG HỆ THỐNG LẠNH MÁY NÉN HƠI
I. Giới thiệu về môi chất lạnh
- Môi chất lạnh (hay tác nhân lạnh, ga lạnh, chất làm lạnh; tiếng Anh: refrigerant) là một chất hoặc
hỗn hợp các chất, thường là chất lỏng, được sử dụng trong bơm nhiệt và chu trình làm lạnh.
- Mơi chất lạnh được sử dụng trong chu trình nhiệt động ngược chiều để thu nhiệt từ mơi trường có
nhiệt độ thấp và thải nhiệt ra mơi trường có nhiệt độ cao hơn.
- Trong máy lạnh nén hơi, môi chất lạnh được tạo thành trong dàn bay hơi ở áp suất thấp, sau đó
được máy nén hút về nén đến bình ngưng để ngưng thành lỏng và thực hiện chu trình lạnh trở lại.
- Những môi chất lạnh thường được sử dụng trong 150 năm qua:


Sự phá hủy môi sinh của các chất CFC
- Năm 1950 phát hiện suy giảm tầng ozon chưa rõ nguyên nhân
- Năm 1975 khảng định môi chất lạnh freon CFC phá hủy tầng ozon khí quyển gọi chung là ODSS
- Năm 1985 ra đời công ước viên

- Năm 1987 Nghị định thư Montreal về ODS
- Năm 1990 Hội nghị quốc tế tại London về ODS
- Năm 1991 Hội nghị quốc tế tại Naiobi về ODC
- Năm 1992 Hội nghị quốc tế tại Caphenhagen vè ODS
- Năm 1994 Việt Nam chính thức tham gia công ước Viên và nghị định thư Montreal
Cơ chế phá hủy ozon:


Tại tầng bình lưu các chất CFC hấp thụ các phơton năng lượng co từ ánh sáng và giải phóng các clo
tự do. Các Clo tự do phá hủy O3 thành O2 và oxy nguyên tử. Thông qua một chuỗi các phản ứng
dưới sự tham gia xúc tác của Clo tự do có thể phá hủy hàng chục ngàn đến hàng tram ngàng phân
tử ozon. Các freon trong phân tử chứa ngun tử hydro cịn gọi là HCFC thì phá hủy ozon ít hơn so
với CFC.
II. Phân loại mơi chất lạnh
Môi chất lạnh được phân loại dựa vào:
- Thành phần hố học:
 Mơi chất lạnh vơ cơ: NH3 (R717), CO2 (R744), nước (R718), khơng khí (R729),...
 Mơi chất lạnh hữu cơ: hydroCarbons, haloCarbons, CFC, HFC, HCFC, HBFC,...
- Thành phần cấu tạo:
 Môi chất lạnh hỗn hợp: là các hỗn hợp được tạo thành từ hai hoặc ba môi chất lạnh
đơn chất, mục đích là để tăng cường các ưu điểm và hạn chế các nhược điểm của các
môi chất thành phần.
 Môi chất lạnh đơn chất: là môi chất lạnh mà trong thành phần của nó chỉ có một chất
nhất định.
 Các hỗn hợp đồng sôi: các chất thành phần có nhiệt độ sơi khơng chênh nhau q 10
độ K như R500, R502…
 Các hỗn hợp không đồng sôi: các chất thành phần có nhiệt độ sơi chênh nhau hơn 15
độ K như R404A, R407C…
- Nhiệt độ sôi và áp suất bão hồ:
 Mơi chất lạnh có áp suất sơi cao: R744

 Mơi chất lạnh có áp suất sơi trung bình: R123, R134
 Mơi chất lạnh có áp suất sơi thấp: R717, R507
- Dựa vào tính cháy nổ:
 Nhóm I: Các loại môi chất lạnh không cháy, không nổ, không độc hại: R11, R12,
R22, R134a, R404A…
 Nhóm II: Các loại mơi chất lạnh độc hại, có thể cháy nổ, giới hạn cháy trên 3,5%
nồng độ thể tích: R113, R160, R611, R717…
 Nhóm III: Các mơi chất lạnh dễ cháy nổ, nguy hiểm, giới hạn cháy dưới 3,5% nồng
độ thể tích, mức độ độc ít hơn nhóm II : R290, R600, R601…
- Dựa vào độ độc hại: (Giảm dần từ 1 đến 6 với thời gian gây tử vong và chứa lượng khơng khí
tăng dần)
Độ độc 1: 5 phút, 0,5 – 1%: SO2
Độ độc 2: 30 phút, 0,5 – 1%: NH3
Độ độc 3: 60 phút, 2,5 – 3%: CH3Cl
Độ độc 4: 60 phút, 20 – 25%: F21, F142
Độ độc 5: 60 phút, 25 – 30%: F11, F22, CO2
Độ độc 6: 120 phút, 25 – 30%: F12, F114
III. Đọc ký hiệu môi chất lạnh
Các mơi chất lạnh thường được kí hiệu: Rxyz với R là viết tắt của refrigerant và x, y, z là 3 chữ số
Đối với môi chất lạnh freon:
x – số nguyển tử carbon trong phân tử - 1
y – số nguyên tử hydro trong phân tử + 1
z – số nguyên tử flo trong phân tử
Lưu ý:


- Các dẫn xuất của methane CH4 có x = 0 thì khơng viết. Ví dụ: R11, R12,...
- Các chất có đồng phân thì thêm chữ a, b sau 3 chữ số. Ví dụ: R134a

- Các olefin có số 1 trước 3 chữ số. Ví dụ: C2F4: R1114
Đối với các hỗn hợp khơng đồng sơi: R4yz. Ví dụ: R404A
Đối với hỗn hợp đồng sơi: R5yz. Ví dụ: R502
Đối với mơi chất lạnh vô cơ: R7yz, với yz là phân tử khối. Ví dụ: R717 là ammoniac, R718 là
nước,...
 Các hỗn hợp không đồng sôi: là hỗn hợp các môi chất thành phần có nhiệt độ sơi cách
nhau 15 độ. Hỗn hợp có nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ sơi thay đổi khi áp suất ngưng tụ và
áp suất sôi không đổi.
 Các hỗn hợp đồng sôi: là hỗn hợp thường có 2 hoặc 3 thành phần, mục đích là để tăng
cường các ưu điểm và hạn chế các nhược điểm của các đơn chất. Thường các chất thành
phần có nhiệt độ sôi chênh nhau không quá 10 độ.
IV. Những u cầu của mơi chất lạnh
Về tính chất hố học
- Bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc, khơng hoặc khó phân huỷ,
khơng được polymer hố.
- Phải trơ, khơng ăn mịn đường ống, vật liệu chế tạo máy, không phản ứng với dầu bơi trơn, oxy và
hơi ẩm.
- An tồn, khơng dễ cháy, nổ.
Về tính chất lý học
- Áp suất ngưng tụ phải thấp. Nếu áp suất ngưng tụ quá cao thì yêu cầu độ bền chi tiết máy nén lớn,
vách thiết bị dày, dễ rò rỉ gây độc hại, tổn thất.
- Áp suất bay hơi không quá nhỏ (>1 atm; lớn hơn áp suất khí quyển) để hệ thống khơng bị chân
khơng, tránh sự thâm nhập của khơng khí bên ngồi vào hệ thống gây giảm năng suất lạnh.
- Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều.


- Nhiệt độ tới hạn phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều.
- Ẩn nhiệt hoá hơi, nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt của môi chấy lạnh phải càng lớn càng tốt.
Các chỉ số trên càng lớn, lượng mơi chất tuần hồn trong hệ thống càng nhỏ, năng suất lạnh riêng
khối lượng càng lớn.

- Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt, máy nén và các thiết bị sẽ gọn nhẹ.
- Độ nhớt của môi chất không quá lớn để giảm tổn thất trên đường ống và các cửa van nhưng
không được quá nhỏ, dễ gây rị rỉ.
- Mơi chất hồ tan được dầu bơi trơn tốt hơn là khơng hồ tan, tăng khả năng bơi trơn và hiệu quả
truyền nhiệt.
- Không dẫn điện để sử dụng cho máy nén kín và nửa kín.
- Mơi chất có khả năng hồ tan nước càng lớn càng tốt, tránh được hiện tượng tắc ẩm cho bộ phận
tiết lưu.
Tính chất sinh lý
- Không được độc hại với người và động, thực vật sống, không gây phản ứng với cơ quan hơ hấp,
khơng tạo khí độc khi tiếp xúc với lửa và vật liệu chế tạo máy.
- Cần có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện khi rò rỉ.
- Không được làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng các sản phầm cần được làm lạnh.
- Chỉ số GWP (tiềm năng làm nóng tồn cầu) và ODP (tiềm năng phá huỷ ozone) càng thấp càng
tốt.
Tính kinh tế
- Giá thành thấp nhưng độ tinh khiết phải đảm bảo.
- Dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản.
IV. Một số môi chất lạnh thường được sử dụng trong hệ thống lạnh máy nén hơi
1. R717 – Ammoniac – NH3
a. Tính chất:


- NH3 là chất khí khơng màu, có mùi khai hắc, cháy tạo ngọn lửa màu vàng.
- Nhiệt độ sôi áp suất khí quyển: -33,35 oC
- Nhiệt độ đơng đặc: -77 oC
- Nhiệt độ tới hạn: 135,3 oC
- Áp suất tới hạn: 11,33 MPa
- Nhiệt độ ngưng tụ: 32 oC
- Áp suất nhưng tụ: 12 – 15 kg/cm3

- Khối lượng riêng (0 oC): 0.64kg/dm3
- Năng suất lạnh riêng khối lượng lớn.
- Năng suất lạnh riêng thể tích lớn.
- Nhiệt độ cuối tầm nén cao.
- Độ nhớt nhỏ.
- Hệ số dẫn nhiệt lớn.
- Chỉ bị phân huỷ tại 260 oC.
- Không tác dụng với phi kim, kim loại (ngoại trừ Cu và hợp kim của Cu).
- Hồ tan vơ tận trong nước.
- Khơng hồ tan dầu bơi trơn.
- Gây nổ với Hg.
- Khi có ngọn lửa NH3 có thể gây cháy
- Độc hại với con người.
- Làm giảm chất lượng thực phẩm.
- Rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản và sản xuất.
- Có tính dẫn điện tốt.


- Ở nồng độ 0.007-0.1% thể tích khơng khí bắt đầu có sự hủy hoại cơ quan hơ hấp. Từ 0.2-0.3% có
thể gây mù mắt hoặc làm chết ngạt trong 30 phút.
b. Phạm vi áp dụng:
- Hệ thống lạnh nén hơi dùng máy nén hơi 1 – 2 cấp trong các kho bảo quản, điều hồ khơng khí,...
- Có tính dẫn điện nên chỉ sử dụng cho máy nén hở.
- Không sử dụng cho máy lạnh công suất nhỏ.
- Dùng trong máy nén piston và trục vít hở.
2. Freon
Là những dẫn xuất halogen của hydroCarbon no, trong đó nguyên tử hydro được thay thế từng
phần hoặc hoàn toàn bằng những nguyên tử của clo, brom, flo.
Công thức tổng quát: CnHxFyClzBru
Với x + y + z + u = 2n + 2

a. R22 – F22 – CHClF2
Tính chất
- Là chất khí khơng màu, có mùi thơm nhẹ, khơng độc và dễ cháy.
- Nhiệt độ sơi áp suất khí quyển: -40,8 oC
- Nhiệt độ đông đặc: -160 oC
- Nhiệt độ tới hạn: 96,2 oC
- Áp suất tới hạn: 4,99 MPa
- Nhiệt độ ngưng tụ: 30 - 42 oC
- Áp suất nhưng tụ: 1,3 – 1,6 MPa
- Khối lượng riêng (0 oC): 1,285 kg/dm3
- Năng suất lạnh riêng thể tích lớn.


- Nhiệt độ cuối tầm nén trung bình .
- Độ nhớt khá lớn.
- Chỉ bị phân huỷ tại 550 oC.
- Không tác dụng với phi kim, kim nhưng làm trương phồng cao su, chất dẻo.
- Khơng tan trong nước.
- Ít hồ tan dầu bơi trơn.
- Có tính dẫn điện tốt ở dạng lỏng, khơng dẫn điện ở dạng khí.
Phạm vi áp dụng
Được dùng trong hệ thống lạnh nén hơi 1 – 2 cấp, trong các kho bảo quản, sản xuất nước đá, điều
hố khơng khí
2. R290 – F290 – C3H8 – Propane
Tính chất
- Là mơi chất thay thế cho R22. Là chất khí khơng màu, dễ cháy, nổ, khơng độc.
- Nhiệt độ sơi áp suất khí quyển: -42,1 oC
- Nhiệt độ tới hạn: 96,7 oC
- Áp suất tới hạn: 4,29 Mpa
- Ở nhiệt độ bay hơi -40 oC đến -50 oC, hệ thống sử dụng môi chất này tiết kiệm năng lượng hơn

so với máy nén 2 cấp sử dụng R717.
Phạm vi áp dụng: như R22
3. R134a
Là loại môi chất lạnh thay thế cho các môi chất đang dần bị loại bỏ như R12
Cơng thức hóa: CH2F-CF3
Tính chất:


- Nhiệt độ sôi: -26.1oC
- Nhiệt độ tới hạn: 101.15oC
- Áp suất tới hạn 4.06 MPa
-Nhiệt độ đông đặc: -101oC
-Nhiệt dung riêng của lỏng sơi: 1.26 kJ/kg.K
- Độ hịa tan nước ở 25oC: 2.2 g/kg
- Hệ số dẫn nhiệt ở 25oC của lỏng sôi: 0.0823 W/m.K và của hơi bão hòa: 0.0143 W/m.K
 Cũng như R12, R134a phù hợp với các kim loại, hợp kim và phi kim loại chế tạo máy (trừ
Zn, Mg, Pb và hợp kim nhôm với thành phần Mg > 2% khối lượng).
 R134a có chỉ số làm nóng địa cầu bằng 90% của R12 và có nhiều đặc tính giống R12 như
+ Khơng gây cháy nổ.
+Không độc hại, không ảnh hưởng xấu tới cơ thể sống.
+ Tương đối bền vững hóa và nhiệt.
+ Có các tính chất tốt với kim loại chế tạo máy
+ Có tính chất nhiệt động và vật lí phù hợp.
Ứng dụng:
- Dùng làm môi chất lạnh tủ lạnh và ô tô lạnh
- Là môi chất lạnh tiêu chuẩn công nghiệp mới điều hịa khơng khí và tủ ướp lạnh
- Dùng trong máy nén nửa kín, trục vít và tua-bin
- Năm 2002 ở Nhật Bản 85% tủ lạnh dùng R134a
4. R407C
Là môi chất thay thế cho R22 (năng suất lạnh riêng thể tích và hiệu suất lạnh tương đương R22)

Tính chất:
- Nhiệt độ sôi (0.1013 MPa): -43.8oC


- Nhiệt độ tới hạn: 86.1oC
- Áp suất tới hạn: 4.63 MPa
- Độ trượt nhiệt độ: 7K
- Bền vững hóa học, khơng ăn mịn vật liệu chế tạo máy giống R22
Ứng dụng:
- Dùng làm mơi chất trong máy điều hịa nhiệt độ, máy lạnh của kho lạnh
5. R502
Là môi chất lạnh đồng sôi gồm 48.8% R22 và 51.2% R115 theo nồng độ khối lượng. Do có thành
phần R115 nên nhiều nhược điểm của R22 được cải thiện như: Nhiệt độ cuối tầm nén giảm, năng
suất lạnh tăng 20%, hòa tan dầu tốt hơn, nhiệt độ sôi thấp hơn
R502 thường sử dung ở nhiệt độ lanh đông từ -20 đến -50oC
R502 đã bị cấm và thay thế bang R404a, R407, R507
6. R404A (R125/R143/R134a: 44/52/4%)
Tính chất:
- Nhiệt độ sơi: -46.6oC
-Nhiệt độ tới hạn: 72.1oC
- ODP=0, GWP=3260
- Áp suất tới hạn: 3.74 MPa
- Không cháy nhưng độc hại so với R520
-Bền vừng háo học, khơng ăn mịn vật liệu chế tạo máy
- Khơng hóa tan dầu khống, chỉ hịa tan dầu dầu P0
Ưu điếm:
- Hỗn hợp tạo được môi chất lạnh phù hợp với các dạng máy lạnh hiện đại


- Hiệu suất cao

- Độ tin cậy lớn ( an tồn, chất lượng tốt)
Nhược điểm:
- Có độ trượt nhiệt khi sôi hay ngưng
- Nồng độ môi chất R404 ở thể lỏng và ở thể hơi không giống nhau dẫn đến sự sai khác nồng độ
nếu hệ thống bị rò rỉ hoặc khi nạp không đúng kỹ thuật
Ứng dụng:
- Sử dụng chủ yếu trong những ứng dụng làm lạnh thương mại và công nghiệp lớn: như những kho
bảo quản lạnh, máy nước đá,…
- Nguồn thay thế dài hạn cho R502


PHẦN 2: DẦU BÔI TRƠN TRONG HỆ THỐNG LẠNH MÁY NÉN HƠI
I. Giới thiệu dầu bôi trơn:
Dầu bôi trơn được sử dụng trong hệ thống lạnh để bôi trơn máy nén giúp hệ thống hoạt động trơn
tru.
Bôi trơn giảm ma sát bằng cách:
- Tạo lớp màng giữa các bề mặt ma sát.
- Làm nguội bằng trao đổi nhiệt.
II. Phân loại dầu bơi trơn:
- Dầu khống M: có nguồn gốc từ dầu thô, phù hợp cho hệ thống lạnh là dầu có gốc Naphten. Hồ
tan kém với CFC và HCFC ở nhiệt độ thấp. Khá phổ biến nhờ chất lượng, chi phí và nguồn cung
cấp.
- Dầu tổng hợp A: nguồn gốc từ khí thiên nhiên (chủ yếu gốc benzene alkyl), độ ổn định nhiệt cao,
hoà tan tốt với CFC và HCFC ở nhiệt độ thấp, và có thể dùng với R717.
- Dầu hỗn hợp MA: độ ổn định cao hơn và ít sủi bọt trong máy nén hơn dầu khoáng.
- Dầu tổng hợp P: gốc polyalphaolephin, độ ổn định nhiệt cao; được sử dụng trong hệ thống có máy
nén làm việc ở nhiệt độ cao, bền trong hệ thống có lẫn khơng khí, nhiệt độ đơng đặc thấp. Ít hồ tan
với HCFC ở nhiệt độ thấp.
- Dầu hỗn hợp MP: ít bị oxy hố, nhiệt độ đơng đặc thấp, phù hợp với hệ thống lạnh R717.
- Dầu hỗn hợp AP: hoà tan tốt với CFC và HCFC

- Dầu tổng hợp E: gốc ester, hồ tan một phần với mơi chất lạnh không chứa clo; hấp thụ nước khi
tiếp xúc với không khí
- Dầu tổng hợp G: gốc polyglycol, chỉ sử dụng cho hệ thống lạnh sử dụng môi chất lạnh gốc
hydrocarbon.
III. Yêu cầu và lưu ý đối với dầu bôi trơn
Yêu cầu:
- Tính chất hố lý ổn định.


- Khơng phản ứng hố học với mơi chất.
- Hồ tan tốt trong môi chất, tuy nhiên sẽ làm giảm độ nhớt dầu và giảm khả năng bôi trơn, giảm hệ
số lạnh của mối chất.
Lưu ý:
- Sử dụng đúng loại dầu bôi trơn cho môi chất lạnh, nếu dùng sai có thể làm kẹt máy nén.
- Nếu sử dụng quá ít dầu bôi trơn, máy nén không được bôi trơn tốt.
- Sử dụng quá nhiều dầu bôi trơn sẽ làm giảm khả năng làm lạnh của hệ thống.
- Khi thay thế một bộ phận của hệ thống, cần phải bổ sung một lượng dầu tương đương với lượng
dầu trong bộ phận cũ vào bộ phận mới.
IV. Các loại tạp chất có trong dầu bơi trơn
a. Chất bẩn từ bên ngồi
- Có thể bị thổi qua khe xéc măng, dính vào lớp màng dầu bôi.
- Thâm nhập qua các gioăng phốt hỏng.
- Làm tăng sự mài mòn.
b. Các hạt mài mòn
Từ các thành phần của động cơ (nhơm, thép, chì, chrom, nickel,...)
c. Nước
- Có thể thâm nhập khi bổ sung dầu.
- Khi động cơ nguội, nước có thể đọng.
- Thúc đẩy q trình tạo acid, gây ăn mịn.
d. Nước làm mát

- Xâm nhập qua phớt, xilanh rỗ, vết nứt xilanh, qua bơm.
- Glycol làm tắc đường dầu.
- Làm biến tính các chất phụ gia.


- Tạo acid gây ăn mòn.