bài giảng kỹ thuật lạnh

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

MÔI CHẤT
LẠNH
Trần Lưu Dũng


NỘI DUNG
I

II
III
IV

• Định nghĩa môi chất lạnh
• Yêu cầu đối với môi chất lạnh
• Ký hiệu môi chất lạnh
• Các loại môi chất lạnh thông dụng


I. ĐỊNH NGHĨA MÔI CHẤT
LẠNH
Môi chất lạnh là chất tuần
hoàn trong hệ thống lạnh làm
nhiệm vụ hấp thu nhiệt của
buồng lạnh nhờ bốc hơi ở áp
suất thấp nhiệt độ thấp và
thải nhiệt ra môi trường ở áp
suất cao và nhiệt độ cao.

II.CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÔI CHẤT
LẠNH
Tính chất
hoá lý
Tính chất
nhiệt động

Môi chất
lạnh

An toàn về
môi trường

Yêu cầu
sinh lý

Tính kinh
tế


1. TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG
Năng
suất lạnh
thể tích,
pv

Trọng lượng
riêng và độ

nhớt

Áp suất cuối
quá trình nén,
pk
Áp suất
sôi, po

Tính chất
nhiệt
động

Nhiệt
độ đông
đặc

Nhiệt
ẩn hoá
hơi r

Tỷ số
tăng áp
pk/po


MCL

p0
pk
r


(kJ/kg)
(Mpa) (Mpa)
2.291 7.208 3.15 134.24

G
(g/s)

Pe
(kW)
0.338

COP

T
(K)

7.45

Qv
(L/s)
0.0123

2.96

343

R507A

0.381

1.465

3.84

109.98

9.09

0.0089

0.239

4.18

308

R404A

0.367

1.426

3.88

113.93

8.78

0.0086

0.237

4.21

309

R410A

0.481

1.88

3.91

167.68

5.96

0.0058

0.227

4.41

324

R22

0.296

1.19

4.02

163.79

6.09

0.0052

0.215

4.65

327

R12

0.183

0.745

4.07

116.58

8.58

0.0066

0.213

4.69

311

R500

0.214

0.879

4.11

140.95

7.09

0.0062

0.213

4.69

314

R407C

0.29

1.264

4.36

162.28

6.16

0.0055

0.222

4.51

320

R600a

0.089

0.407

4.6

262.84

3.8

0.007

0.22

4.55

318

R134a

0.164

0.77

4.69

149.95

6.66

0.0056

0.217

4.6

309

R717

0.236

1.164

4.94

1102.2

0.91

0.0015

0.207

4.84

371

R600

0.056

0.283

5.05

292.01

3.42

0.006

0.214

4.68

318

R744


2. TÍNH CHẤT HOÁ LÝ
Độ hoà tan
trong dầu

Độ hoà tan
trong nước

Không ăn
mòn KL và
VL khác

Tính chất
hoá lý

Có mùi và
màu sắc đặc
trưng

Không dễ
cháy nỗ

3. Yêu cầu về sinh lý
4. Yêu cầu về kinh tế
5. Yêu cầu về an toàn môi trường


lạnh
CFCs

R12
R502
R11

Cao

Cao

Sử dụng đếnnăm 1990

Không còn sản xuất

HCFC
s

R22
R409A
R411B

Không

ảnh
hưởng

Rất
thấp

Khuyến cáo Không sử
dụng sau năm 1999

Chấm dứt sản xuất
năm 2020

HFCs

R134A
R404A
R407B
R410C
R507

Không
ảnh
hưởng

Cao

Bắt đầu sử dụng thay
cho CFCs từ năm 1990

HCs

R600a
R290
R1270

Không
ảnh
hưởng

Rất
thấp

R290 được sử dụng
trong công nghiệp,
R600a được sử dụng
trong gia đình

Dễ cháy nổ, tuy
nhiên đây là loại
môi chất lạnh thay
thế rất tốt cho họ
CFC/HCFC

NH3

R 717

Không

Rất

thấp

Không giới hạn

Độc hại, gây cháy
nổ, ăn mòn kin loại
màu


Ký hiệu môi chất lạnh

III. KÝ HIỆU MÔI CHẤT LẠNH
Nhóm vô cơ
Nhóm đồng sôi
Nhóm không đồng sôi
Nhóm Freon


1. NHÓM FREON
Ký hiệu nhóm Freon theo công thức:

R(c-1)(h+1)f
Trong đó: R: chữ đầu của Refrigerant
c-1: Số nguyên tử Carbon trừ 1
h+1: Số nguyên tử cộng 1
f: Số nguyên tử Flo


 Các

hợp chất có đồng phân thì có thêm chữ
a, b để phân biệt: R134a(CH2FCF3) , R152a

 Qui

tắc ký hiệu mở rộng đến propan R290
(C3H8), tiếp theo butan R600 (C4H10)

 Nếu

có thêm thành phần Brome thì ngay sau
ký hiệu bằng số người ta thêm chữ B và số
chỉ số lượng nguyên tử Brome có trong hợp
chất: R13B1 (CBrF3)

 Nếu

hợp chất có cấu trúc vòng thì thêm chữ
C ngay trước các ký tự số: RC136 (C4Cl2F6)


2.NHÓM VÔ CƠ

R7xy
Trong đó:
x,y: phân tử lượng của mỗi chất
7: chữ số đầu tiên là chữ số 7


3. Nhóm đồng sôi

Ký hiệu nhóm đồng sôi theo công thức:

R4**
4. Nhóm không đồng sôi
Ký hiệu nhóm không đồng sôi theo công
thức:

R5**


IV. CÁC LOẠI MÔI CHẤT LẠNH
THÔNG DỤNG
NH3
R12

R32

R22
MCL
thông
dụng

R410A

R407C

R134a


1. MÔI CHẤT LẠNH NH3

Tính chất
hóa học
Tính an
toàn cháy
nổ

Tính kinh
tế

Tính chất
vật lý

Tính chất
sinh lý


1. MÔI CHẤT LẠNH NH3


Tính chất hoá học:

•

NH3 bền vững ở khoảng nhiệt độ và áp suất làm việc. NH3
chỉ phân huỷ thành N2, H2 ở 2600C

•

Khi có nước và thép làm xúc tác thì NH3 phân huỷ ngay ở
110  1200C. Vì vậy cần làm mát tốt ở đầu xilanh và hạn

chế nhiệt độ cuối tầm nén càng thấp càng tốt.
NH3 không ăn mòn các KL dùng chế tạo máy nhưng ăn
mòn đồng và các hợp kim của đồng, ngoại trừ đồng thau
phốt phát. Do đó không sử dụng đồng và các hợp kim
của đồng trong máy lạnh NH3.

•


 Tính

chất vật lý:
 Nhiệt độ cuối tầm nén cao nên phải làm mát bằng
nước.
 Áp suất bay hơi lớn hơn 1 bar (áp suất khí quyển) nên
máy lạnh làm việc ít bị chân không. Chỉ bị chân
không khi nhiệt độ bay hơi nhỏ hơn -33,40C
 Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên máy nén và
thiết bị gọn nhẹ (năng suất lạnh riêng thể tích là năng
suất lạnh. của một đơn vị thể tích môi chất).


 Tính

chất vật lý:
 Độ nhớt nhỏ, tính lưu động cao nên tổn thất áp suất trên
đường ống nhỏ.
 Hệ số dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt lớn nên thuận lợi cho việc
tính toán chế tạo thiết bị bay hơi và ngưng tụ
 Hoà tan nước không hạn chế nên van tiết lưu không bị tắc

ẩm.
 Không hoà tan dầu nên khó bôi trơn các chi tiết chuyển
động cơ của máy nén và hệ thống máy lạnh phải bố trí
bình tách dầu.
 Dẫn điện nên không sử dụng cho máy nén kín


Tính

•

•

•

chất sinh lý:

Nhược điểm cơ bản nhất của NH3 là gây độc
cho con người và cơ thể sống. Ở nồng độ 1%
trong không khí gây ngất trong 1 phút.
Có mùi đặc trưng khó chịu nên dễ phòng
tránh.
Làm giảm chất lượng sản phẩm cần bảo quản


 Tính

kinh tế
 Là môi chất lạnh dễ tìm, rẻ tiền, dễ vận
chuyển và bảo quản.

 Tính an toàn cháy nổ
 Gây cháy nổ trong không khí ở nồng độ
13,516% với nhiệt độ cháy 6510C. Vì
vậy các phòng máy NH3 không được dùng
ngọn lửa trần và các phòng máy phải
thông thoáng


2. MÔI CHẤT LẠNH R22
Là môi chất lạnh CHFC có công thức hoá học là
CHClF2, là chất khí không màu có mùi
thơm rất nhẹ.
o R22 hoà tan dầu hạn chế nhưng không
hoà tan nước gây tắc ẩm cho bộ phận
tiết lưu.
o R22 không ăn mòn các kim loại và phi
kim loại chế tạo máy nhưng làm trương
phồng cao su tự nhiên và một số loại
chất dẻo.
o R22 là chất không cháy, không nổ và
o


•

•

Môi chất R22 thường được sử dụng
rộng rãi trong các hệ thống điều hoà
không khí

Ví dụ:
–

–

Chứa Clo nên tác dụng phá huỷ tầng Ozon
mạnh, chỉ số đánh giá mức độ phá huỷ
tầng Ozon ODP =0,055
Chỉ số đánh giá mức độ gây hiệu ứng nhà
kính GWP= 1700

=>Vì vậy, môi chất R22
được sử dụng sẽ ngưng sản
xuất vào năm 2020


3.MÔI CHẤT R134A: MÔI CHẤT
LẠNH THAY THẾ CHO R12
•

Là môi chất lạnh HFC có công thức hoá
học CH2FCF3.

•

Ở áp suất khí quyển ts=-26,60C

•

R134a có các tính chất gần giống với

R12,dùng trong tủ lạnh gia đình, điều hòa
ô tô..
R134a là môi chất lạnh không chứa Cl
nên có chỉ số đánh giá mức độ phân huỷ
tầng Ozon ODP=0, nhưng chỉ số đánh
giá mức độ gây hiệu ứng nhà kính
GWP=1300 ( so với CO2=1) cao nên hiện

•


4. MÔI CHẤT KHÔNG ĐỒNG SÔI
R407C: MÔI CHẤT LẠNH THAY
THẾ CHO R22
•

Là môi chất lạnh hỗn hợp của 3 thành
phần 23%R32, 25%R125, 52% R134a. Ở
áp suất khí quyển ts=-43,60C.

•

R407C có áp suất hơn xấp xỉ R22, không
cháy nổ, không ăn mòn với phần lớn kim
loại.
R407C là môi chất lạnh không chứa Cl
nên có chỉ số đánh giá mức độ phân huỷ
tầng Ozon ODP=0, nhưng chỉ số đánh
giá mức độ gây hiệu ứng nhà kính
GWP=1610 ( so với CO =1) cao, được

•