Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm tập 2 các quá trình và thiết bị truyền nhiệt phần 3 các quá trình và thiết bị làm lạnh và làm đông nguyễn tấn dũng pdf

I i

‫ا‬. . . 1:2. . .

-

NGUYÉN TẤN DŨNG
NG

‫ﺀ‬

GIÁOTRÌNH
QUÁTRỊNHVÀTH.ẺTBỊ
c O n g n g h ệ h ó a h ọ c ٧à THựC PHẲM

TẬP 2
CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
TRUYỀN NHIỆT
-

PHẦN .3: Các
quá‫س‬trinh
và
thiết
bị làm lạnh và làm đông
;
‫ا‬--------- ١1

‫؛‬ί | Ι Ρ ν · | ΐ ‫ ؛‬: |
ΐΐΐ[ » ι
Ili';

NHÀ XUẤT BÀN
BẠI HỘC QUỐC GIA TP. H ồ CH‫ ؛‬MINH

١
‫ﻉ‬
\-;‫ﺓ‬


Bộ GIAO 1)ỊÍC VA ĐẢƠ Ί ΑΟ

TRUỜNG ĐẠI HỌC su"PHẠ^I KỸ THUẬT
THÀNH PHÓ HÔ CHÍ MINH
‫ ﻳﺐﺀﺗﺈ؛‬::î >;٠
. ‫ ؛!؛ ﻧﻴﺖ ﻵﻧﺬﺑﺬ‬٠ ‫ * دآ؛‬٠
٠
‫؛‬،■■‫ت‬
!‫* ة * د ذ ا ت‬

NGUYẺN TẤNDŨNG

QUÁ t r Jn h v à THÌÉT

в!

CÕNG NGHỆ HÓA HỌ.C VÀ THỰC PHẨM

‫*«ﺀاﺀ‬.‫« ا‬

4 ‫اﺳﺎض‬، ‫ ﺳﺎ ﻷا‬.

TÍÌưrílDẠI l‫؛‬ÇCHHAÏRAN6
>

‫ﺍ‬

‫ة‬

THU' ٧ ‫ﻻاؤة‬

6 ١‫ ة‬6
NHÀ XUÁT BẢN ٥ẠỊ HỌC QUỐC GIA
00

‫ة‬

THÀNH PHÓ HỒ CHÍ MINH


LỜI NÓI ĐẢU
Cuốn sách Quá trình và Thiết bị trong Công nghệ hóa học và
Thực phẩm, Tập 2, Quá trình vù Thiết bị Iniyển nhiệt (Kỳ thuật thực
phẩm 2) được biên soạn không ngoài mục đích là một giáo trình giảng
dạy cho sinh viên, học viên ở Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Trường
Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM và cũng có thể ở các trường đại học
thuộc khối kỹ thuật khác trong các lĩnh vực Công nghệ hóa học, Công
nghệ thực phẩm, Công nghệ nhiệt, Công nghệ môi trường và một số
naàiih kỳ thuật khác có liên quan.
Cuốn sách Tập 2, Oucì trình vờ Thiết bị truyền nhiệt gồm 3 phần;
Phần 1 Cơ sở lý thuyết về truyền nhiệt (4 chương); Phần 2 Các quá trình

và thiết bị truyền nliiệt (3 chương); Phần 3 Các quá trình và thiết bị làm
lạnli, làm lạnh đông (5 chương). Nó mang lại lợi ích cho các độc giả
đồng thời phục vụ cho các sinli \’iên, học viên ờ các trường đại học có thể
tham khảo, tìm hiểu, tra cửu và nghiên cứu về các lý thuyết Truyền nhiệt
và Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt.
Qua đây tác giả xin chân thành cám ơn đến các thầy PGS.TS.
Nguyền Văn Sức (Klioa CNHH&TP), PGS.TS. Thái Bá cần, PGS.TS.
ĐỖ Văn Dũng (BGH Trường ĐHSPKT TP HCM) đã khuyến khích, ủng
hộ cho sự ra đời cuốn sách này.
Vì khối lượng kiến thức trong nội dung của cuốn sách này kliá
lởn nên quá trình biên soạn không tránli khỏi những sai sót. Tác giả rất
n٦oiig các độc giả góp ý đê cuôn sách này hoàn thiện hơn trong lần tái
bản tiếp theo.
Mọi phản hồi với tác giả xin gửi về địa chỉ Email:
tanclzung072@.vahoo.com.vn, xin chân thành cám ơn.
Tác giả
NGUYỄN TẤN DŨNG


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐÀU

3

MỤC LỤC

5

Chưo>ng 8
CÁC CHU TRÌNH LẠNH c ơ BẢN TRONG QUÁ

TRÌNH LÀM LẠNH VÀ LÀM LẠNH ĐÔNG
8.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ Ý NGHĨA KINH TẾ
CỦA NGÀNH KỸ THUẬT LẠNH

15

8.1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật lạnh

15

8.1.2. Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh
8.1.2.1. ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm
8.1.2.2. Sấy thăng hoa
8.1.2.3. ứng dụng lạnh trong công nghiệp hóa chất
8.1.2.4. ứng dụng trong việc điều hòa không kh í
8.1.2.5. ứng dụng trong việc tạo ra chất siêu dẫn
8.1.2.6. ứng dụng trong sinh học
8.1.2.7. ứng dụng trong một số các lĩnh vực khác
8.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH NHÂN TẠO

15

15
15
16
16
16
16
16
17

17

8.2.1. PhuoTìg pháp bay hơi khuếch tán

17

8.2.2. Phương pháp hòa trộn lạnh

18

8.2.3. Phương pháp dãn nở khi có sinh ngoại công
8.2.4. Phương pháp tiết lull không sinh ngoại công và
hiệu ứng joule - Thomson
8.2.4.I. Tiết hiu không sinh ngoại công
s.2.4.2. Hiệu ứng Joule ٠ Thomson
8.2.5. Dãn nỏ'khí trong ống khí
8.2.6. Hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng peltier
8.2.7. Phưong pháp khử đoạn nhiệt
8.2.8. Hóa lỏng hoặc thăng hoa vật rắn
8.2.9. Phưong pháp bay hoi chất lỏng
8.3. MÔI CHẤT LẠNH, CHAT TẢI LẠNH VÀ DẦU
BÔI TRƠN

18
19
19
20
21
22
23

23
24
24


8.3.1. Môí chất lạnh

8.3.1. !. Yêu cầu đối với môi chất lạnh
8.3.I.2. Pliân lot.ll va ‫ ﻻﻵ‬hiệu môi chất h.iuh
8.3.13. Các môi chết lạnh thông dụng
8.3.1.4. Freou phá hotỊÌ môi siuh
8.3.1.5. Các mốì cliất lt,iuh tương lai

8.3.1.6. Các mốì cliất lạuli ti.، uliiêu
8.3.2. Chất tảỉ lạnh
8.3.2.1.
‫ﺍﺍﺍﻩ‬1‫ ﺍ‬ughla

8.3.2.2. Một số ‫ ﺃﺍﺟﻼ‬cầu về chốt tài lạnh
8.3.3. Dầu bôi troư
8.3.3.1. Quau hệ giữa môi cliất va dầu troug
8.3.3.2. Li,، a cltọu dầu hôi trơ١
i ináỵ lanh

‫ﲦﺎﺍﺍ‬
‫ﻻﺃ‬lạuli

8.3.3.3. Bảng cliọu dầu bôi trơn clio md^ lạuỉi

24

24
26
28
35
41
42
49
49
50
52
52
53
55

8.4. CAC CHU TRÌNH LẠNH c ơ BẢN CỦA MÁY
59
NÉN LẠNH
8.4.1. Các cliu trình lạnh m ột cấp nén
8.4.1.1٠Cliu trluli Cacuô ugược Ih، ^ còn gọi, chn trinh
ẩm)
8.4.1.2. Cliu trluh hliô

8.4.1.3. Cliu trluh Ịạuli có qud lanh vd qiU nliìệt
8.4.1.4. Cliu trinh lạnli cỏ thiết h‫ ؛‬hồl nliiẹt
8.4.1.5. Cơ sô 1‫ ﻻ‬tlmỵết tínli todn tlilết k ế lắp dặt hệ
thống lạnh một cấp nén
8.4.1.6. Cdc tổn tlidt vd cliu trlnli nén tliiíc

59
59

62
65
70
74
78

80
8.4.2. Các chu trinh lạnh haỉ cấp
8.4.2.1. Nliữtig 1‫ ﻻ‬do vd nguỵên nlidn phải díing hệ
80
thống máy nén lạnh hai hay nhiều cấp
8.4.2.2. Cliu trinh má‫ﻻ‬Iqnh hal cốp nén cố một lần tiết
81
Imi và Idm mdt sơ bộ
8.4.2.3. Chu trinh máy lạnh hai cấp nén có làm mát
84
trung gian kliOng hodn todn vti có Iral lần tiết luu
8.4.2.4. Chu trinh máy Utnh hai cap nén có làm mát
87
trung gian liodn todn VỈI có hallần tlềt
8.4.2.5. Chu trìnli máy lạnh hai cấp nén có thiết bị
trung gian ổng xoẳn ruột gd Idm mdt hodn todn và có 90


Iiai Idn iiet
S.4.2.6. C(fs(ily thuyet tinh lodn thiet kekip dat he thong
lanh hai cap neu

93

8.4.3. Chu trinh lanh ha cap nen
8.4.3.1. So" do thiet bj
8.4.3.2. Do thi nhiet doiig chu trinh lanh ba cap nen
8.4.3.3. Nguyen ly Idm viec
8.4.3.4. Tinh todn nhiet cho chu trinh

99
99
100

8.4.4. Chu trinh may lanh ghep tang
8.4.4.1. Sff do thiet bi
8.4.4.2. Do thj chu trinh nhiet dpng
8.4.4.3. Nguyen ly Idni viec
8.4.4.4. Tinh todn chu trinh nidy lanh ghep tang
8.4.5. Chu trinh may nen lanh hap thu
8.4.5.1. Mgt so khdi niem chung
8.4.5.2. Chu trinh ly thuyet dia MLHT
8.4.6. Ky thuat sieu lanh (lanh Cryo)
8.4.6.1. Mgt so khdi niem co bdn
8.4.6.2. Ky thucit Idm lanh Cryo
8.4.6.3. Cdc phuong phdp chinh sii dung trong ky
thuat hod long
8.5. CAC CAU HOI ON TAP
TAI LIEU THAM KHAO

103
103
104
104

105
106
106
108
109
109
110

Chircyn^ 9
MAY VA THIET Bj CUA CAC QUA TRINH LAM
LANH VA LAM LANH DONG
9.1. MOT SO KHAI NIEM CO BAN
9.1.1. So' do hc thong lanh mot cap nen
9.1.1.1. Ile thong lanh ddn dung
9.1.1.2. Ile thong lanh cong nghiep
9.1.2. So’ do he thong lanh hai cap nen
9.1.2.1. Ile thong lanh hai cap nen chgy cho tu cap
dong thirc phdm
9.1.2.2. He thong lanh hai cap nen sii dung trong sdy
thdng hoa DS-3
9.1.2.3. Ile thong lanh ghep tang cong nghiep

100

101

112
118
120

121
121
122
122
125
128
128
131
131


9.2. CÁC THIET b ị CHÍNH TRONG HỆ THONG
LẠNH
9.2.1. Máy nén
9.2.2. T h‫؛‬ết bị ngưng tụ
9.2.2.1. Thiết bị ngưng tii l à i mát bằng nườc
9.2.2.2. Thiết bị ngnng tụ làm mát hOn họp vừa nưởc
vhahhônghhí
9.2.2.3. Thiết bị nginig tụ làm mát bằng không khi
9.2.3. V an tỉết.ư u
9.2.2.1. Van tiết lưa tự động bằng bần cảm biến nhiệt
IThermostatic Expansive Valve‫ ؛‬T.E.V)
9.2.3.2. Van tìếí lini điện tie (Electric Expansive Valve;
E.E.V)
9.2.3.3. Van tiet Imi tay (Expansive Valve)
9.2.3.4. Tinh toán chọn van tiết licn
9.2.4. T h‫؛‬ết bj bay hol
9.2.4.1. Thiết bị bay hoi làm lạnh, làm lạnh đông trirc
tiếp IContact Егеегег)
9.2.4.2. Thiết bị bay hol làm lạnh gian tiếp

9.3. CÁC t h i E t b ị p h ụ t r o n g H ệ t h O n g l ạ n h
9.3.1. Thiết b‫ ؛‬tách dầu (hay binh tách dầu)
9.3.2. Binh chUa cao áp
9.3.3. Th‫؛‬ết bị xả khi không ngu-ng
9.3.4. Thỉết bị làm m át trung gian (binh trung gian:,
BTG)
9.3.5. Bỉnh chứa thấp áp
9.3.6. Thíết bị tách lỏng (Binh tách lỗng: BTL)
9.3.7. Binh tập trung dầu (BTTD)
9.3.8. Thíết bị hỒl lua lOng (Binh hồỉ lưu lỏng; BHLL)
9.3.9. Binh chửa bảo vệ (BCBV)
9.3.10. Binh chứa tuần hoàn (BCTH)
9.3.11. Tháp gỉảl nhiệt (TGN‫؛‬
9.3.12. Phin lọc
9.3.13. BoTO dầu
9.3.14. Thiết bị hồỉ nhiệt (TBHN)
9.3.15. Van an toàn
9.3.16. Van một chiều
9.3.17. Van dl‫ ؛‬n từ
8

132
132
135
136
137
137
138
139
141

142
143
143
144
149
157
157
158
159
160
162
163
164
165
166
166

167
168
169

171
172
173
174


9.4. CÁC CÂC HỚI ÒN ٠Ậl.
TÀI LIÊU rH AM KHẢO
Chương 1 .

QUÁ t R n h Là m l ạ n h VA là m l ạ n h d O n g
THỰCPHAM
1٧.1. MỘT SO KHAI n iệ m CO' BẢN
10.1.1. Kháỉ níệm vè chỉ số hính d ạ íg của thụ٠
c phẩm
10.1.1.1. tTmli dạixg hìnli học cíi، i thi.ỉc phổtti
10.1.1.2. Góc trirọĩ
10.1.2. M ột sô'tinh chất lý - nhỉệt của thực phẩm
10.1.2.1. Khô'i li، Ợng riỉìug I p , kg/m3)
10.1.2.2. Nhìệtiglc,kJ/(K g.K ١١
,
10.1.2.3. Nhiệt diiìis riêng trung binh ciìa thicc phẩm
(c,kJ/(KgK))
(
10.1.2.4. Hàm nhiệt
10.1.2.5. Hệ sốdẫìi nhiệt (À. W/(m.K))

176
177

179
179
179
\1 ‫ﻭ‬
180
180
\‫ﺓ‬
‫ﺩﺍ‬

\‫\> ؟‬
182
184
184

10.1.2.6. Hệ sô dẫn nhiệt độ (a, m2/s)

186

10.1.2.7. Hệ sốcéip nhiệt {a: V/ỵịmi.K}}
10.1.2.8. Nhiệt lưựiig VCI tinh chất của nliĩệt lượìig

186
188

10.1.3. T’ác dộng lạnh dôìvứi sinh hoá của thực ph
10.1.3.1. Tác động ctin lạnli đốì vủi tế bào sống
10.1.3.2. Tủc dộng cíia l،٠
in ١i dối. vôi vi sinli vột
10.1.4. Tliành phần hod học cUa thực phẩm ảnh hưởng
dến quá trinh truyền nhiệt khí làm lạnh - làm lạnh
dông
10.2. m OI TRƯỜNG LÀM LẠNH - LÀM LẠNH
B()NG
10.2.1. MÔI trường không khi
10.2.1.1. Các loạikhôngkhííím
10.2.1.2. Cdc tliông số kỹ llinật trạng tlidì cíia không
khi ổ ١
n trong qnd trinh 1‫ﺍﻷ‬١
‫ ﺃ‬1‫ﺃﺍﻭ‬1‫ﺃ‬

10.2.1.3. Cdc lot.ii đồ tlvi cfia kliOng klrí Ổ١
n
10.2.1.4. Cdc qnd trinh nhiệt dộng cơ bân xảy ra kliì
không kld ẩm hi -’lôl trí، 'ơn.g Idm líinh

190
\ ‫\ﻭ‬

191
192
193
193
\S)S
‫ﻭﻭﺍ‬

2QT


10.2.2. M ố‫ ؛‬trường lOng
10.2.2.1. Nước
10.2.2.2. Niíớc ١
‫ﺍﺓﺃﺍﺃﺍ‬
10.2.2.3. Etylen-glycol
10.2.2.4. Propỵleii-glycol
10.2.2.5. Freon 30

207
208
208
212

10.2.3. Môỉ trường rán
10.2.3.1. KOiiloạì
10.2.3.2. Nước đá
10.2.3.3. Hỗn ١iỢp nước đíi và ١nnô'i

213
213
214
215

10.3. C ơ SƠ KHOA HỌC LÀM LẠNH T H ự C P h A m

215

10.3.1. Một số kháí nỉệm chung

215

10.3.2. Những bỉến ‫ أ'ةج‬của thực phẩm khỉ làm lạnh
10.3.2.1. Nliững ‫ ﺍﺍ'ﺟﺎﻷ‬đổi vật 1‫ ؛‬cíia thi.، c pliổtti
10.3.2.2. Nliững hiến đối về lioà liọc cíia thi.tc pliổni
trong quá trliiU lỉi١
n Iqnli
10.3.2.3. Những hiến đổi về vi sinli vật cíia thi.íc pliẩni
trong quà trlnli hun Iqnli

216
216

212
213

220
220

221
10.3.3. Định luật về tôC độ làm lạnh
221
10.3.3.1. Các kliáì lùện cơ hàn
10.3.3.2. Xác định phương trinh ciia định luật về tốc
222
độ lanì Iqnli
223
10.3.4. Thờí gian cUa quá trinh làm lạnh
10.3.4.1. XUc ũịnh thhi gian ia١
n lạnh tlieo pliương pliáp
223
g a itic h - d ồ th ị
10.3.4.2. Xdc ‫ﺍﺍﺍﺝ‬1‫ ﺃ‬llihi giaji là.n Iqnh llieo phitơng
233
pháp thí.tc nghìệ ١
n
10.3.5. Chi phi lạnh cUa quá trinh làm lạnh
233
10.3.6. Làm lạnh thực phẩm trong môỉ trường không
234
khi
234
10.3.6.1. Những líu nhược đìềni

10.3.6.2. Nliững đicu kiện kill là ١
n Iqnli tlu.íc pliẩni
234
bdng môi trithng kliOng klií
10.3.7. Làm lạnh thực phẩm bằng nước đá
10.3.7.1. Những ưu nhược dìềm
10

236
236


10.3.7.2. Yen can doi vo'i mio’c dd
10.3.7.3. Yen can doi vdi thi(c pluiin
10.3.7.4. Cdch tien lidiih

‫؛‬a ،t >
237 ’

10.3.8. Lam lanh thu’c pham biing dun" nioi hfiu c6’
237 ٠
10.3.8.1. Nhitng liii uliii'o'c diem
, ، ‫ < ؛‬, 237 , ٠١‫؛‬
238
10.3.8.2. Yea can ve dung nidi hitn co'
Cdch tien hdnh .10.3.8.3
‫؛‬١١‫؛‬...
١
١ ١ 238‫؛‬،■،
CO’,;SO.

KHOA HOC LAM
LANH DOI^G
THOC ’٠.■,10.4
٠
١
١
١
·
·
.>١١. ■
■٠١١
١ ■،■■A iV
PHAM
, ١٠
٠
١
.., ٠.238. ,٠
Sii ket tinh ciia nu’d’c Iron .10.4.1‫ ؛؛‬tluic pham
lanh
٠
^/'■٠r٠V
■‘.W‫؛‬.
dong
,V
; 238 , ١
Nhitng tdc dong sn' ket tinh mio'c doi vdi tliitc .10.4.1.1
Qua trinh ket tinh nit&c .10.4.1.2 ‘ ‫ ؛‬١‫ ■ ‘ ؛‬٠
Nhitng yen to dnh hitdng'tdi siCket tinh n iid c .10.4.1.3’ 229
^ ■ ' '·Sit ket tinh ciia mio'c trong thiic pkiain'phu .10.4.1.4
thnoc vao nhiet lanh ddhg i’

‫ ' ■؛؛‬١١■١
‫ ؛‬١١, ‫؛‬١‫ ؛‬١ ١
'‫؛‬A .١.A‘242
Nhiing hien doi ciia thifc ph^m'khidam.dSng .10.4.2‫؛‬. " · 243‫؛‬."
Nhitng bidii dot ve vat I f .10.4.2.1‘ ' ‫ ؛‬٠ '‫ ؛‘ ؛' ■ ؛؛‬A‫؛؛؛‬١‫؛‬١
243· ’■’..‫؛‬
Nhitng bieii doi ve hod hoc .10.4.2.2
،، ■‫ · ؛؛؛‬244 ‫؛‬
Nhitng bieii doi ve vi siiih vat .10.4.2.3

' ٠' 245 ١‘

Xac djnh ti le nuoc dong bang .10.4.3
,
٠ / ‫ ؛‬246١١
Pbuo'ng phdp xdc dinli ti le iiivo'c ctoiig bang .10.4.3.1
٠^
bdng thnc nghiem
٠‫’؛‬:·‫■؛‬٠‫؛‬٤v. >‫؛‬ua ١f١‫؛ ؛؛ ·؛;؛‬.'246 ٠'■٠٠‫؛‬
Xdc dinh ti le nmrc-ddng bShg bdhg nid liinh .1014:3.2 < / ‫)؛ ؟‬.Ol
thirc nghiem ٠
. ٠^
،.,,246 ٠،‫؛‬.oj
Xdc djnh ti le nude dong bang theo mo hinh .10.4.3.3 , ٠. ,
ciia'Planck ٠
'
‫؛‬
.‫؛؛‬247 ٠١·.‫‘؛‬
Xdc dinh ti le nude ddiig bang tiled'Md h ٤n/i .10.4.3.4 ‫؛ ؛‬
-.a

ciia Liiikov.‫ ؛; ؛‬,‫ ؛■؛‬v‫■■؛‬,‫؛ ؛؛■؛‬n\f , 7,247 '.''‫؛‬
Xdy dung mo hinh loan xdc dinh ti,l^.nu'd’c .10.4.3.5 ‫ ؛‬o .7.\١‫؛؛‬
ddngbdng i
i,
■
. / A:.·A '? uAUVY ‫؛‬Of” . 248
Xac dinh thdi gian lam dong .10.4.4
Chi phi lanh ciia qua trinh lam dong .10.4.5

‫؛‬2 / ‫؛ ؛‬2517‫؛ «؛‬
‫' ؛؛‬

254

Moi triio'ng lorn dong thiic pham .10.4.6
٠
‫؛‬756 ' ٠
Lain lanh dong bang mdi trudiig khdng kin .10.4.6.1 256
‫؟‬I،!


bang tủ áônggtó
10.4.6.2, Làm 1‫ﻭ‬١‫ ﺍﺍﺍ‬đông bằng tũ đông tiểp xúc trụ ٠
c
tiếp
10.4.6.3. Làm lạn ١
١ áông bằng môi truờng khi hóa
lỏng
10.4.7. Các phương pháp làm ứông chia theo dạng sản
phẩm

10.4.7.1. ^ m đông rơi
10.4.7.2. Làm đông khốì

258
258
261
261
261

10.4.8. M ạ băng sản phẩm dông lạnh
10.4.8.1. Ý nghla
10.4.8.2. Yên cần
10.4.8.3. c a d i tiến liành

262
262
262
263

10.5. BẢO QUẢN SẢN Р н А м

263

d On G l ạ n h

10.5.1. Các diều k‫؛‬ện bảo quản sản phẩm lạnh dông
10.5.1.1. N h ìệ tiộ
10.5.1. '2. Nhiệt độ môi trương kliOng k h i
10.5.1.3. ‫ﺍﺓ‬.‫ﺀ‬htn thông cíia không kh i
10.5.2. Nhû'ng b ‫؛‬ến dổl của sản phẳm lạnh dông trong

quá trinh bảo quản
10.5.2.1. Biến đổi về mặt vcit 1‫ﻻ‬
10.5.2.2. Bìến đổi về m ặt Ιιοά học
10.5.2.3. Bìến dổi về m ặt vi sinh vật

263
263
264
265

10.5.3. Cách sắp xếp sản phẩm

266

10.6. TAN GIA

267

s ả n p h ẩ m d On g l ạ n h

265
265
266
266

10.6.1. Bản chất của quá trinh tan gỉá

267

10.6.2. Các phuO^g pháp làm ầ n gia

10.6.2.1. Môì trương klrOng klií
10.6.2.2. Môi tritơng lỏng
10.6.2.3. Tan gia bằng dOng diện cao tần
10.7. QUI T R Ì ^ CON g n G h ệ l à m Ι β
T H ựC PIL ^M
10.8. CÁC CÂU HỎI ÔN TẬP
TÀI LIỆU THAM KHẢO

268
268
268
268

12

.Ô N G
269
271
271


Chương 11
t In h t OẠ n Hệ t h ố n g lanh c Ua q u A t r In h Là m
LẠNH, LÀM ι^ Ν Η ĐÔNG T h ự c p h Am
11.1. HỆ THONG LẠNH MỘT CẤP NÉN
11.1.1. Tinh toán hệ thống ١ạnh chạy cho bề nu’ó‘c đá
cây
11.1.1.1. Tinh toán phụ t‫؛‬، ì ‫(ﺍ‬.‫ﺍﺍﺃ‬1‫ ﺍ‬CÍIQ hề niró’c ‫ﻩ‬
11.1.1.2. Xây dựng chii hlnh nhíệt dộng cha hệ thống
lạnh

11.1.1.3. Tinh todn с1г‫ ؟‬п máy nén lanh cho hệ thOng
lạnhN H s
11.1.1.4. Tinh todn thìết kế thiết bi ngiimg tụ
11.1.1.5. Tinh todn thìèt kè thiết b‫ ﺍ‬bay hoi
11.1.1.6. Tinh todn chọn van tiết Imi
11.1.2. Tinh toán hệ thống ỉạnh chạy cho kho bảo quản
lạnh dông
11.1.2.1. Các thông số ban đần khi tìiĩết kế kho lạnh
11.1.2.2. Tinh diện tích xây dinig và bổ tri mặt bằng
kho lọnli
11.1.2.3. Tinh ctlch nìilệt và cdch am kho lạnh
11.1.2.4. Tinh todn nhiệt tai cíìaklio lạnli
11.1.2.5. Xdc dinh tdì nhìệt cho thìết bị vàmũy nén
11.2. HẸ THỐN.G LẠNH Hai c ẩ p Nén v à g h E p
Tầ n g . - 11.2.1. Tínli toán hệ tliống lạnh hai cấp nén chạy cho tủ
cấp dông
11.2.1.1. Tinh toíin t، l c‫؛‬ip dông tìếp XÍIC
11.2.1.2. Tinh toán thòi gian lanh đông c،ỉíí sản phẩm
cajlllct
11.2.1.3. Xác định nliiít till của hệ tliổng lt.، nh
11.2.1.4. Tinh tocin cho mdy nén l‫؛‬، p đặt cho hệ thống
lạnh
11.2.1.5. Thih tod ١
'i thì.ết kế thiết ъ‫ﺍ‬. nginig tii
11.2.1.6. Tínli to، 'in tlilết kế tliiết bị. han mát hnng gian
(binh trung gian')
11.2.1.7. Tinh toủ.١
i diíbng ống hilt VỈI dổy ‫ ﺓ‬hai cấp
nén
11.2.1.8. Chọn binh tcích lỏng

11.2.1.9. Cliọn binh tdcli dầu

275
275
275
275
288
290
292
295
295
296
296
298
301
308
312
315
315
315
318
320
330
334
339
342
343
343
13

11.2.1.10. TÍUÌI toan cliọii binli chíía lliap áp
11.2.1.11. Tí١
ib toan cíiọn binli c١iứa cao áp
11.2.1.12. Tínli toán chọn van tiết Inii
11.2.2. Tinh toán th ỉết kế, ch ế tạo hệ thông máy tạnh
ghép tầng
11.2.2.1. Ntiững ‫ ﺃﺍﺟﻼ‬cân ban dần khi tinh todn tìiiết
k ế h ệ thong máy lạnỉi ghép tầng dạng Pilot
11.2.2.2. Tinh todn kícti thước cũatíi cấp đông
11.2.2.3. Tinh todn nhiệt tải cíia tíi cdp dông clio hệ
thong máy lạnh ghép tầng
11.2.2.4. Tinli toá,i ١iệ ttiống lạiili ‫ ﺓ‬tầng ditôì
11.2.2.5. Tinti tadít n ١iiệt CÍIO hệ thống lạnh ‫ ﺓ‬tầng
trên
11.2.2.6. Tinh toá١
i tliiết kế tliìết bị trao đỗi ١i١ilệt
11.3. BÀI TẠP
TÀI LIỆU T h a m k h A o
Chương 12
VẬT LIỆU KỸ THUẬT LẠNH
12.1. VẬT LIỆU

chE tạo m

344
344
345
346
346

346
347
355
358
363
379
379

381
Ay

và t h iE t b ị

381

12.1.1. Vật liệu kỉm loạí

381

12.1.2. V ật lìệu phỉ kim loạỉ
12.1.2.1. Độ bền hóa học
22.1.2.2. Tinh chất vật lý và cơ học
12.1.2.3. Hệ sốdẫii nhiệt và nhiệt dung riêng

385
385
387
388

12.2. VẠT LIỆU CÁCH NHIỆT

389

12.3. VẠT LIỆU HÚT ẨM
12.4. c A u h O i Ô n T ậ p
TÀI LIỆ.U THAM KHAO

394
397
397

PHỤ LỤC

399

14


Chương 8
CÁC ÇHU TRÌNH LẠNH cơ BẢN TRCNG QUÁ
TRINH LAM LẠN.H VA LAM l ạ n h đ ồ n g
8.1. LỊCH SỬ p h A t t r i ể n
n g An h k ỹ t h u ậ t l ạ n h

và

ý n g h ĩa

k in h

tE của

8.1.1. LJch sử p h át tríển của kỹ thuật tạnh
- Con người đã biết làm lạnh và sử dụng lạnh cách dây rất lâu.
Ngành khảo cổ học dẫ phát hiện ra những hang dộng mạch nước ngầm
cd nhiệt độ thấp, chảy qua dUng dể chứa thực phẩm và liíơng thực từ
5000 năm trước, và trải qua hàng ngàn năm ngành kỹ thuật lạnh cQng
phát triển không dáng kể.
- Nói một cách chinh xác ngành kỹ thuật lạnh hiện dại bắt dầu
kể từ khi giáo sư Black tìm ra nhiệt ẩn hóa hoi và nhiệt ẩn nOng chảy
vào năm 1761 1764 ‫ب‬, từ dó con người biết làm lạnh bằng cách cho
bay hoi chất lỏng ở áp suất thấp. Kể từ dó một số nhà bác học phát
.triển ngành kỹ thuật lạnh cho dến nay khá hoàn hảo và dã tạo ra một
hệ thống lạnh khá hoàn chỉnh.
8.1.2. Ý nghĩa kinh tế của kỹ thuật lạnh
8.1.2.1. ứ ng dụng lanh trong hảo qián thực phổm
- Lĩnh vực ứng dụng quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh là bảo
quản thực phẩm. Thực phẩm như các loại rau, quả, thỊt, cá, sữa... là
những thức ăn dể bị ôi, thiu do vi khuẩn gây ra và do một số phản ứng
oxy hóa gây ra. Nhiíng khi ở nhiệt độ thấp các vi sinh vật ngừng hoạt
dộng, có thể chết, ngoài ra khi nhiệt độ thấp làm cho quá trinh oxy
hOa sản phẩm không xảy ra. VI vậy giữ dược thực phẩm như ở trạng
thai ban dầu.
- Hiện nay kỹ thuật lạnh còn có thể ứng dụng vào y học dể lưu
trữ gen..... Nói chung ngành kỹ thuật lạnh ứng dụng trong công nghệ
tliực phẩm hết sức là quan trọng trong việc sản xuất, chế biến, bảo
quản nguyên liệu, sản phẩm trong lức thu mua cUng như lức tiêu thụ.
15

g.1.2.2. Sấy thăng hoa
Sấy được làm dông lạnh ở t٥= -20.C và sau dó hút chân không
nên sấy thăng hoa là một phương pháp hiện dại hầu như không lầm
giầm chất lượng cửa thực phẩm, và nước dưỢc rút ra gần như hoàn
toàn.
‫ﺍ‬

8.1.2.3. ứ ng dnng lạnh trong công nghiệp hóa chất
Trong công nghiệp, các hóa chất khi cần dưỢc hóa Idng lức ‫ج‬
dạng khi như cio, amoniac, CO2, SO2, HCl...th'i phải hạ nhiệt độ xuống
thấp, cộng với công nghệ dầu khi kỹ thuật lạnh dưỢc ứng dụng tinh
luyện, tách các chất khi hydrocacbon ra thành các thành phần tinh
khiết dể sử dụng cho các mục dích khác nhau.
8.1.2.4. ứ n g dụng trong việc điền Hòa kHOng kHi
Trong môi trường làm việc của con người cần phải tạo ra mOi
ưường thích hỢp có nhiệt độ và độ ẩm tương dối ổn định, nhiệt độ
thíchhợp là t =-(18 - 26)٥c và dộ.ẩm thích hợp là tp = (65 - 80)%.
Nếu con người làm việc trong môi trường như vậy thi nâng suất lao
dộng nâng cao, sần phẩm tạo ra có chất lượng tốt, giảm tối thiểu chi
phi phế phẩm, tẫng dưỢc doanh thu, tạo ra dà phát triển cho nền kinh
tế. Để có môi trường như vậy cần phải có hệ thống lạnh diều hòa
nhiệt độ, hệ thống lạnh diều hòa trung tâm, V.V. Thông thường kỹ
thuật diều hòa không khi sử dụng trong nhiều lĩnh vực như trong lao
dộng sân xuất, trong các khu thương mại, trong cấc bệnh viện, V.V.
Ngoài ra nó còn dược sử dụng trong việc bảo quản máy móc và thiết
bị, bầo dưỡng, bẳo trì công nghiệp V.V.
8.1.2.5. ứ n g dnng trong việc tạo ra cHdt sieu dẫn
Trong kỹ thuật bán dẫn và siêu dẫn khi ta hạ thấp nhiệt độ, nhíệt
độ có độ âm sâu thi diện trở của chất bán dẫn dặc biệt tiến dến không
và trở thành chất siêu dẫn. Như vậy tổn thất năng lượng diện trên

dường dây xem như bằng không (vì nó rất nhỏ), lợi dụng tinh chất này
người ta tạo ra chất siêu dẫn.
8.1.2.6. ứ n g dạng trong slnH Hộc
Trong công nghệ sinh học như công nghệ tế bào, công nghệ gen
người ta ứng dụng nhiệt độ lạnh sâu từ (-70 ٥(90- ‫ب‬c dể bảo quản và bảo
16


tồn ỉen (đặc biệt là gen người 'và mộ't s‫؛‬ố lo‫؛‬ại động vật, thực vật quý
h nghiiên cứ ■
‫؛‬
u ttrong‫ ؟‬iTgèinh công ngệ sinh học
ống, thụ tinh nhân tạo và lron‫؛‬gqu ‫؛‬
.
á trìnih phân tích v.v
I.I.8. ứng dụng trong một số các lĩnh ]Vực ịkhác . 8
Trong thể thao như làm sâ n trượt b‫؛‬ănging:hệ thuật, trong kỹ thuật
đo, ự động và một số ứng dụng khác v.v .

8.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM LẠNH NHÂN TẠO
8.2i. Phương pháp bay hoi khuếch tán

- Khi phun nước liên tục vào không khí khô có cùng nhiệt độ
nưcc sẽ bay hơi khuyếch tán vào không khí, lúc đó độ ẩm của không
khí tăng lên, một phần nhiệt lượng của không khí tạo thành nhiệt ẩn
và( bên trong lượng hơi nước được phun vào kết quả làm cho không
khí giảm nhiệt độ, không khí thay đổi trạng thái từ (1) đên (2) theo
(iư(ng đẳng entalpi, làm cho độ ẩm (cp) không khí tăng, nhiệt lượng
khíng khí giảm xuống, hình 8.1.
Trong đó: h (kJ/kg). là Entalpy; d (kg/kg không khí khô) - độ

c‫؛‬hía hơi; ti (٥C) - nhiệt độ không khí khô; t2 (٥C) - nhiệt độ bầu ướt; ts
(٠
٥
0 - nhiệt độ động sương. Ban đầu không khí ở ưạng thái (1) sau đó
ứ iển (2) thì độ ẩm tăng từ (Pi ^ (Pmax = 100%
17


8.2.2. Phương pháp hòa trộn lạnh
Cách đây 2000 năm người Trung Quốc và Ấn Độ đã biết làm
lạnh bằng cách hòa trộn muối vào nước theo một tỷ lệ nhất định thì
thu được dung dịch có nhiệt độ thâp.
Ví dụ: Nếu hòa trộn 31g NaNOa vào 31g NH4CI với lOOg H2O d
nhiệt độ t٥= lO.C thì hỗn hỢp sẽ giảm nhiệt độ xuống đến -12 c ,
hoặc ta lấy muôi NaCl trộn vào nước hoặc nước đá thì ta thu đưỢc hỗn
hỢp có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ban đầu.

٠١

8.2.3. Phương pháp giãn nở khỉ có sinh ngoại công
Đây là phương pháp làm lạnh nhân tạo quan trọng, các máy nén
lạnh làm việc theo nguyên lý giãn nở khi có sinh công gọi là máy nén
khí, phạm vi ứng dụng phương pháp này rât rộng. Nguyên tắc làm
việc của máy nén lạnh nén khí được trình bày như sau:

Hệ thống máy lạnh nén khí gồm bốn thiết bị tổng quát: máy
nén, thiết bị làm mát, máy giãn nở, buồng lạnh, môi châ١ lạnh là
không khí hoặc khí bât kỳ và chu trình đi từ (1) —> (2) —> (3)
(4) tạo
thành một chu trình khép kín, hình 8.2.

Trong đó: Po, Pk đưỢc xác định theo công thức PV.‫ = ؛‬const, k là
sô mũ đoạn nhiệt.

18

qo = mCpAto = mCp(ti - u)

(B.l)

qk = mCpAti = mCp(t2 - ta)

( 8.2 )


PhuOiíg pháp tỉế t .8.2.4‫ ﻷ ﻻا‬không sinh ngoạ‫ ؛‬công và híệu Ung Jouíe
Thomson 8.2.4.I. Tiết lưu không sinh ngoại công
Có thể giãn nở khí không sinh ngoại công bằng cách tiết lưu khí
qua cơ câu tiết lưu ·
y y / / / / / / ' / / / / / / / / / / / / / / / '/ / A
từ áp suất cao Pi
‫؛‬.lý
(2)W 2
xuống áp suất thấp
ỉ
y_____ ! ra V y______ ,
hơn ? 2, entalpy hi, h2
v 'y./ / / / / / / / / / / / / / / / / / /
Hinh
8.2a.
hru

và tốc độ Wi, W2 chi
“'"
١
٠٠
٩"^Cờ
٦ "câu
" tìêt١
٠
".
giảm và tăng cụ bộ
nhưng không thay
đổi theo chiều dài L
của cơ cấu tiết lưu,
xung quanh bọc cách
nhiệt, vì vậy không
có trao đổi nhiệt với
môi
trường bên
ngoài, đây là quá
trình
đoạn
nhiệt
không thuận nghịch
và entropy tăng ds >
0, xem mô tả cơ cấu
tiết lưu ở hình 8.3a
và 8.3b.
Ap dụng phương trình cân bằng nhiệt viết cho một kg môi châ١ ở
điếm ( 1) và điếm (2) ta có:
q i= h i +

w

٩2 = ‫ة‬2 + ■2

(8.3)
(8.4)

+ 112

Vì quá trình đoạn nhiệt nên qi = ٩2. Như vậy, từ (8.3) và (8.4) có:
٠2

...2

11
w .i2
W2٠ , i u „٠, u _ u ,H'22-VV
hi 1 ‫=ب‬
- h2 + 2| 1+ ‫ ﻳ ﺬ‬hay h i= li 2 +
:
2
2
2
/ ‫ﻝ‬

~
-

8.5)

[]

2‫)اإ‬

19


Nhưng li2 = 0, do không sinh công, mặt khác vì điểm (1) và (2)
VV|2 -VVị2
0.
cách xa nhau nên Wi « W2, nên
Từ (8.5) suy ra: hi - h2 = 0 ٠ hi = h2, tới dây có thể kết luận íằng:
quá trinh tiết lưu là một quá trinh tiết lUu là quá trinh dẳng entalpy.
Theo định luật nhiệt dộng học thU nhất ta cO:
Sq = dh + wdw = ٥

(8 .6)

ồq = d h - v d p = 0

(8.7)

Từ (8.6) và (8.7) sẽ nhận dược: wdw = - vdp ‫ د‬dp.dw < 0

(8 .8)

٧1 qua khe hẹp ta có tốc độ w tăng có nghĩa dw > 0 ‫>ي‬dp < 0
nhu vậy p là một hàm nghịch biến do dó áp suất giảm ?2 < Pi.
Kết luận: Quá trinh tiết lưu là quá trinh đoạn nhiệt không thuận
nghỊch nên entropy tăng và cUng là quá trinh d ^ g entalpy, áp suất giẳm

do tổn thất cục bộ tại co cấu tiết lưu sinh ra, diều dó dẫn dến nhiệt độ
giảm dể thực hiện quá trinh làm lạnh.
8.2.4.2. Hiệu ứng Joule ٠Thomson
Vào cuối thế kỷ 19 Joule - Thomson dã tlm ra hiệu ứng trong quá
trình tiết lim nhu sau: khi cho dOng môi chất di qua cơ cấu tìết lUu Joule
- Thomson dẫ phát hiện ra độ biến thiên nhiệt độ theo áp suất của các
nhOm khi thực khác nhau, nó thay dổi theo chiều hướng khác nhau. Và
Joule - Thomson gọi độ biến thiên nhiệt độ theo ap suất bằng một đại
lượng là a ‫ ؛‬và dại lượng này dược biểu diễn theo phương trình sau:
T.

a. ='

ÔT
ÔP

ôv
ÔT

-V

(8.9)

Nhu vậy khi quá trinh t‫؛‬ết liíu dưỢc thực hiện thl có các trường
hợp xảy ra như sau:
" Nếu a 0 < ‫ ؛‬có nghla T = f(P) là một hàm dồng biến, vl thế sau
quá trinh tiết lưu có áp suất giảm nó sẽ kéo theo nhiệt độ giảm. Trong
trường hỢp này nó dUng cho nhOm khi thực của các môi chất lạnh sử
dụng trong hệ thống lạnh.
20

■ Nếu Oj < 0 có nghĩa T = f(p) là một hàm nghịch biến, vì vậy
sau quá trình tiết lưu có áp suâ١giảm nó sẽ kéo theo nhiệt độ tăng.
Trong trường hỢp này nó đúng cho nhóm môi châ١sử dụng trong các
trường hỢp đặc biệt.
■ Nếu 0،i = 0 có nghĩa T = f(P) là một hàm hằng có nghĩa là
nhiệt độ không thay đổi trong quá trình tiết lưu. Trong trường hỢp này
nó đúng cho nhóm khí lý tưởng bởi vì:
pv = RT nên

ôv ١
١ p
ÔT
R

5T T . f - V
Thay vào (8.9) sẽ nhân đươc: a = — ٥‫؛‬-----------‫ ؛‬ÔP
c'

( 8. 10)

=

0

( 8 . 11)

Điều này hoàn toàn đúng với khí lý tưởng khi c،i = 0
8.2.5. Giãn nở khí trong ống khí

Năm 1933 Ranque (Mỹ) đã mô tả về một hiệu ứng đặc biệt
trong ống xoắn: khi cho một không khí có p = 6atm ở T = 20٥c thổi
tiếp tuyến với thành ống, vuông góc với trục ống (ị)12mm thì nhiệt độ
thành ống tăng lên trong khi nhiệt độ ở tâm ống giảm xuống, khi đặt
tấm chắn sát dòng thổi tiếp tuyến có đường ống kính lỗ d « 12mm,
thì gió lạnh sẽ đi qua tấm chắn còn gió nóng đi theo chiều ngược lại
hiệu nhiệt độ lên đến 70..K, nhiệt độ phía lạnh đạt tới -12٥c, phía
nóng 58.C, áp suâ١sau khi giãn nở bằng áp suất khí quyển.

Ngoài ra còn một sô phương pháp lạnh khác nhirtig ít gặp như
làm lạnh theo hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng Peltier, theo phương pháp
khí đoạn nhiệt hóa lỏng hoặc thăng hoa vật rắn, hóa hơi chất lỏng.

21


8.2.6. Hỉệu ứng nh‫؛‬ệt aỉện, hiệu ứng Pe١،‫؛‬er
Năm 1821 Seebeck (Dức) đã phát hiện ra rằng trong một vồng
dây dẫn kin gồm hai kim loại khác nhau, nếu dốt nOng một làm lạnh dầu kia thl xuất hiện một dOng diện trong dây dẫn.
Dến 1834 Peltier (Mỹ) phát hiện ra hiện tượng ngược lại là nếu
cho một dOng diện một chiều di qua vòng dây dẫn kin gồm hai kim
loại khác nhau thi một dầu nối sẽ nOng lên và dầu kia lạnh di.
Hiệu ứng Peltier dược gọi là hiệu ứng nhiệt diện và dược ứlng dụng
trong do dạc nhiệt độ và cả trong kỹ thuật lạnh. Dể dạt dư'^ độ chênh
nhiệt độ lớn người ta phải sử dụng các cặp nhiệt diện thích hợp gồm các
chất bán dẫn dặc biệt của bismUt, antimon, selen và các phụ gia.
ffinh 8.5 mô tả cách bố tri một cặp nhiệt diện, khi nối vdi dOng
diện một chiều, một phía sẽ lạnh xuống và một phía sẽ nOng lên.
-Qr

1 1 1 1 1 /1
1 - Đổng thanh phía nóng
2, 3 - Cặp kim l.ạ i bán dẫn khảc tinh.
4. Dằng thanh phía lạnh.
5 - Cánh tản nhiệt.

Hinh 8.5. Cặp nhiệt diện
Hiệu nhiệt độ có thể dạt tới 60K. Máy lạnh nhiệt diện dưọc sử
dụng khá rộng rãi n.hưg năng suất lại nhỏ từ (30 -I00)w .
ưu đlcm chinh của tủ lạnh nhìệt diện ia ٠.
- Không gây tiếng ồn, không có chi tiết truyền dộng, gọn nhỌ,
chắc chắn, dễ mang xách, không cần môi chất lạnh.
- Chỉ cần thay dổi chiều.dấu diện là chuyển dươc từ tủ lạnh
sang tủ nOng và ngược lại. Chỉ cần diện ắc qui. một chiều, tJ.ện
lợi cho du lịch và nông thôn.

‫؛‬, ‫; إإ؛ﻵ؛‬í

Nhitng tủ lạnh này cdng có nhdng nhược dlểm ٠.
- Hệ số lạnh thấp, tiêu tốn diện năng lớn, giá thành cao.
22

‫ز ؛‬


- KhOng trữ lạnh và nong Jược vì các cặp nhiệt diện là các cầu
nhiệt lớn cân bằng nhanh nhiệt độ trong và ngoài.
8.2.7. Phương pháp khử đoạn nhíệt
Dây là phương phííp sử dụng trong kỹ thuật cryO dể hạ nhiệt độ
sỏi của hêh (3 - 4)K xuống gần nhiệt độ không tuyệt dối, khoảng 10"

K . Nguyên tắc làm việc như sau: sử dụng loại muối nhiễm từ, ‫ ة‬quá
trinh nhiễm từ gỉữa hai cực từ mạnh, các tinh thể dược sắp xếp theo
thứ tự, muối tỏa ra một nhiệt lượng nhất định, lượng nhiệt này truyền
ra ngoài dể bay hơi hêli lỏng. Quá trinh nhiễm từ và tỏa nhiệt kết
thUc, từ trường bị ngắt, muối khử tứ đoạn nhỉệt, nhiệt độ giảm dột ngột
và lạo ra năng suất lạnh q(). Lặp lại các quá trinh dó nhiều lần sẽ tạo
ra nhiệt độ rất thấp.
8.2.8. Hóa íỏng hoặc thăng hoa vật rắn
Hỏa lỏng và thăng hoa vật rắn dể làm lạnh là phương pháp
'chuyển pha của chất tải lạnh như nước đá và đá khô.
Nước đá khi tan ở 0()c thu dược một nhiệt lượng 333kJ (79,5 ‫ﺀ‬
kCal). Nếu cần nhiệt độ thấp hơn, phải hòa trộn đá vụn với muối ăn
hoặc muối СаСІ2. Nhiệt độ thấp có thể dạt dược với nước đá muối là 21,2٠c ở nồng độ muối 23% trong nước đá.
Nước đá và nước đá muối dược sử dụng rộng rãi nhất trong công
nghiệp đánh bắt hải sản vl có ưu điểm rẻ tỉền, không dộc hại và ẩn
nhiệt hóa lỏng lớn. Nhược điểm là gây ẩm ướt cho sản phẩm bảo
quản, nưđc muốỉ đá cO tínli ăn mòn.
Dá khô là CO2 ‫ ة‬dang rắn. Khi sử dụng nó chuyển từ dạng rắn
sang dạng hơi, không dể lại lỏng nên gọi là đá khô. Ngày nay đá khô
có ý nghĩa công nghiệp lơn, dặc biệt dUng làm lạnh trên phiíơng tiện
vận tải. l ệ t ẩn thăng hoa cUa đá khô là 572,2kJ/kg ở nhiệt độ 78,5٠c. Khi tâng lên 0”c năng suất lạnh riêng của đá khô là
6 3 7 ,3 1 g .
Dá khô cO rất nhiều ưu điểm: ẩn nhiệt thăng hoa lớn, năng suất
thể tích Iđn, không làm ẩm ướt sản phẩm, c ٥ 2 có khả năng kim hẵm
vi sinh vật phát triển, nhưỢc điểm là đá khô khá dắt tiền.

23


8.2.9. Phương pháp bay hơỉ chất lỏng

Quá trình bay hơi chât lỏng bao giờ cũng gắn liền với quá trình
thu nhiệt. Nhiệt lượng cần thiết để bay hơi một kg chất lỏng gọi là
nhiệt ẩn bay hơi ĩhh. Vì nhiệt ẩn bay hơi của chât lỏng bao giờ cũng
lớn hơn nhiều nhiệt ẩn hóa rắn nên hiệu ứng lạnh lớn hơn.
Chất lỏng bay hơi đóng vai trò là môi chất lạnh và châ١tải lạnh
quan trọng trong kỹ thuật lạnh.
Nitơ lỏng được coi là chất tải lạnh quan trọng đặc biệt trong sinh
học cryô. Nhiều trường hỢp, nitơ lỏng vừa là chất tải lạnh vừa là chất
để bảo quản vì nitơ là loại khí trơ có tác dụng kìm hãm quá trình sinh
hóa ưong sản phẩm bảo quản.
Nitơ lỏng sôi nhiệt độ ỏ nhiệt độ -196.C . Nhiệt ẩn hóa hơi là
200kJ/kg. Nếu tăng lên nhiệt độ 0٥c, nitơ lỏng thu một nhiệt lượng
cũng khoảng 200kJ/kg, như vậy năng suất lạnh riêng qo gần bằng
400kJ/kg ở nhiệt độ 0٥c.
Các môi chất lỏng cho máy lạnh nén hơi, hấp thu và Ejecter là
NH 3/H 2O, các loại freon đều thực hiện quá trình thu nhiệt ở môi
ưương lạnh bằng quá trình bay hơi ở áp suâ١ thâp, nhiệt độ thấp và
thải nhiệt ra môi ưường bằng quá trình ngưng tụ ở áp suất cao và nhiệt
độ cao.

8.3. MÔI CHẤT LẠNH, CHAT TẢI LẠNH VÀ DẦU

bôi trơn

8.3.1. Môi chất lạnh
Môi chất lạnh còn gọi là tác nhân lạnh (gas lạnh hay công lạnh)
là chất môi giới sử dụng ưong chu ưình nhiệt động ngược chiều để thu
phiệt với môi trường có nhiệt độ thâ'p và thải ra môi trường có nhiệt
độ cao hơn, môi châ١tuần hoàn trong hệ thống lạnh nhờ quá trình nén
của máy nén.

8.3.1.1. Yêu cầu đối với m ôi chất lạnh
Do những đặc điểm của chu trình ngưỢc, hệ thống thiết bị, điều
kiện vận hành ... môi chất có những tính chât hóa học, vật lý, nhiệt
động... thích hỢp.
24


α١Tinh chất hóa học
MOi chất cần vững bền về mặt hóa học trong phạm vi áp suất
và nhiệt độ làm việc của hệ thống lạnh, khOng dược phân hủy, khOng
được polime hóa.
٠

MOi chất phải trơ không ăn mòn kim loại các vật liệu chế tạo
máy, dầu bôi trơn, oxi trong không khi và hơi ẩm.
٠

٠ MOi chất lạnh không phản ứng hóa học với tất cả các thiết bị,
vật liệu chế tạo hệ thống lạnh.
- Môi chất lạnh phải có qui trinh sản xuất dơn giản, phải có khả
nâng tái sinh, tái chế sử dụng dược.
٠

An toàn không cháy, không nổ ở diều kiện làm việc.

b) Tinh chất lý h‫ ؟‬c
- Áp suất n g l g tụ không dưỢc quá cao, nếu áp suất n g l g tụ
quá cao dễ bị rò ri diíờng ống, thiết bl mất an toàn.
- Nhiệt độ bay hơi không dược quá nhỏ phải lớn hơn Pkg = lat
dể hệ thống không bị chân không.

- Nhiệt độ dông dặc (tdd) nhỏ hơn nhiệt độ bay hơi rất nhiều
(t.)), nhiệt độ tới hạn (tth) lớn hơn nhiệt độ ngiftig tụ rất nhiều.
- Ẩn nhiệt hóa hơi Thh = h” -h' và nhiệt dung riêng của môi chất
lạnh lỏng càng lớn càng tốt, tuy nhiên chUng không đánh giá dược
chất lượng của môi chất lạnh, cần chU y khi ẩn nhiệt hóa hơi r lớn thl
năng suất lạnh riêng về khối lượng qo = m.r (kJZkg) lớn do dớ lưu
liíơng khối lượng thực tế của môi chất tuần hoàn qua hệ thống nhỏ (m
nhỏ) vl vậy hệ thống lạnh gọn nhẹ.
- Nẫng suất lạnh riêng về thể tích (q٧, kJ/m^) càng lớn càng tốt,
máy nến và các thiết bị gọn nhẹ.
- Độ nhdt của môi chất lạnh càng nhỏ càng tốt, vl nó làm giảm
tổn thất áp suất trên diíờng ống và các lá van, dồng thời khả nâng bôi
trơn các chi tiết truyền dộng của máy móc và thiết bị tốt hơn.
- Hệ số dẫn nhiệt (λ) và tỏa nhiệt (a) càng lớn càng tốt.

25


- Môi chất lạnh hòa tan dưỢc với dầu càng tốt, nếu khOng hòa
tan dưỢc với dầu nó hạn chế quá trinh bôi trdn, nhiftig bù lại nO khống
làm độ nhdt của dầu giảm.
- Môi chất lạnh không dược dẫn diện dể có thể sử dụng cho
máy nén khi và nửa kin, nếu như môi chất lạnh có dẫn diện như
Amôniắc (ΝΗ3) ... thl chỉ sử dụng cho các loại máy nén hở, tuyệt dối
không sử dụng cho máy nén kin và nửa kin.
- Khả nâng hòa tan của môi ch،t lạnh với nước càng nhiều
càng tốt, vì nó tránh dược tắt nghẻn ẩm khi môi chất qua van tiết ΙιΛι
hoặc ống mao (cáp).
c) TínH chất sink lý
- Môi chất lạnh không dược dộc hại dối với cO thể người và cơ

thể sống, không gây phản ứng với cơ quan hô hấp, không tạo ra khi
dộc khi tiếp xUc với lửa hàn và vật liệu chế tạo máy, thiết bị lạnh.
- Môi chất lạnh phải có mùi dể dể dàng phát hiện khi hệ thống
bị rò rỉ. Môi chất lạnh không dược ảnh hiíởng xấu dến chất lượng các
sản phẩm bảo quản١cũng như khi chế biến. Có nghĩa không làm giảm
giá trl dinh dưởng, giá trị cảm quan của sản phẩm thực phẩm.
- Môi chất lạnh không gây ô nhiễm môi trường dặc biệt là
không phá hỏng tầng ôzôn gây ra hiệu ứng nhà kinh.
d ) T ln k k in h tế
- Môi chất lạnh phải có giá thành hạ, nhiíng độ tinh khiết phải
dạt yêu cầu.
- Môi chất lạnh phải dễ kiếm, dễ vận chuyển, dể b ảo quản, dể
sử dụng và dể mua.
8.3.Ι.2. Phân loại và ky hiện môl chốt Iqnh
a) Phân loại
- Môi chất lạnh có thể dược phân theo nhiều dặc điểm khác
nhau. Căn cứ vào thành phần hóa học có thể phân ra thành hai loại:
+ Môi chất lạnh
sulphurdioxide, ...Ѵ.Ѵ.
26

vô

cơ:

nước,

không

khi,

amoniắc,