Thiết kế kho lạnh bảo quản và tủ cấp đông IQF 1000kgmẻ sử dụng môi chất lạnh mới (link tải bản vẽ nằm ở trang cuối)

CHƯƠNG I : MỞ

ĐẦU

1.1.TÍNH CẤP THIẾT CỦA VIỆC SỬ DỤNG MÔI CHẤT LẠNH MỚI.
Kỹ thuật lạnh ra đời và phát triển đã hơn 150 năm qua, và cùng với sự phát triển của nó,
hàng trăm loại môi chất đã được nghiên cứu, thử nghiệm và ứng dụng vào thực tế. Việc sử
dụng các chất SO2, CO2, NH3 vào cuối thế kỉ thứ 19 và các chất Freon vào đầu thế kỉ 20 đã
đưa kỹ thuật lạnh lên bước phát triển rực rỡ của ngày nay. Hiện tại ở Việt Nam, Freon đã
được sử dụng rộng rãi ( chiếm khoảng 70% các hệ thống lạnh và điều hoà không khí ) trên
phạm vi cả nước. Ngoài ra Freon còn được dùng trong công nghệ chế tạo bọt xốp để làm
panel cách nhiệt tại các công ty kỹ thuật lạnh và một số lĩnh vực khác, Freon đã thể hiện
được tính ưu việc của nó trong vai trò của một môi chất lạnh so với các môi chất lạnh khác.
Ngày nay vấn đề bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề rất cấp thiết, ảnh hưởng tới sự
phát triển bền vững của các quốc gia. Đối với nhiều nước, đi đôi với việc tăng trưởng kinh
tế phải quan tâm đến việc bảo vệ môi trường. Thực tế cho thấy một số nước đã trả giá cho
việc phát triển kinh tế nhưng không quan tâm đến việc bảo vệ môi trường.
Bảo vệ môi trường đã trở thành vấn đề cấp thiết của toàn thế giới, nhiều vấn đề mới đã
có tác động ảnh hưởng lên toàn cầu. Nhiều hiện tượng thời tiết không bình thường trong
những năm qua cảnh báo chúng ta phải quan tâm hơn nửa vấn đề bảo vệ môi trường.
Theo số liệu của tổng cục khí tượng Hoa Kỳ ( The State of the climate ) thì nhiệt độ
trung bình của trái đất có xu hướng tăng dần trong hơn 100 năm qua. Đặc biệt trong những
năm cuối thế kỉ 20 nhiệt độ tăng vọt. Ví dụ năm 1997 nhiệt độ trung bình tăng 0.43 0C . So
với nhiệt độ trung bình cả một thời gian dài trước đó. Người ta ghi nhận rằng năm 1998 là
năm ấm nhất kể từ năm 1860. Từ những năm 1990, 9 trong 10 năm ấm nhất trong thời gian
này. Năm 2001 cũng được ghi nhận là một trong hai năm ấm nhất có mức kỉ lục ( cùng với
năm 1998 ) đồng thời cũng là năm kỉ lục về lũ lụt và hạn hán trên toàn cầu. Năm 2001 nhiệt
độ trung bình mặt trái đất cao hơn nhiệt độ trung bình trong 30 năm qua từ năm 1961 ψ1990
là 0,42 0C, [ 4 ].
-Mực nước biển: Cũng theo tổng cục khí tượng Hoa Kỳ quan sát mực nước biển trên
100 năm qua cho thấy mực nước biển trên toàn cầu tăng lên 20 cm nữa.

-Bệnh ung thư da và đục thuỷ tinh thể : Tầng Ozone thủng nên các tia cực tím có thể
xuyên qua tầng khí quyển và tác động đến con người gây ra những hậu quả nghiêm trọng
như : ung thư da, đục thuỷ tinh thể mắt, giãm hiệu quả miễn dịch … đồng thời cũng ảnh
hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái động thực vật trên trái đất.
Người ta ghi nhân được rằng nước Úc là nước có tỉ lệ ung thư da cao nhất. Năm 2001 ghi
nhận có 300.000 trường hợp mắc bệnh phải điều trị, hơn 720.000 ca phẫu thuật chữa ung
thư da được tiến hành. Chính phủ Úc đã chi hơn 300 triệu USD để chửa bệnh, …
Một trong những vấn đề mà thế giới hết sức quan tâm hiện nay là tất cả các hiện tượng
biến đổi khí hậu ở trên là do hai nguyên nhân chủ yếu : Sự suy giảm tầng Ozone và hiệu ứng
nhà kính làm nóng trái đất.
1.1.1.Tầng Ozone và sự suy thoái:
Tầng Ozone là tầng khí quyển có độ dày khoảng 40 km, cách bề mặt trái đất từ 10 ψ50
km theo chiều cao. Ozone có khả năng hấp thụ mạnh các tia cực tím (UV ) của bức xạ mặt

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 1


trời có bước sóng từ 10 ψ380 nm (1nm = 10-9 m ). Do vậy tầng Ozone được coi là lá chắn
của trái đất, bảo vệ các sinh vật của trái đất chống lại các tia cực tím có hại của mặt trời,
nhất là bức xạ cực tím sóng ngắn ( UVB –Utra Violet-B ) có bước sóng λ = 290 ψ300 nm.
Hậu quả sẻ khôn lường nếu tầng Ozone bị suy thoái và phá huỷ. Khi đó các tia cực tím
sẽ làm tăng khã năng mắc bệnh ung thư da, bệnh đục thuỷ tinh thể, phá huỷ hệ thống miễn
dịch của cơ thể con người, giảm năng suất cây trồng làm mất cân bằng sinh thái động vật
biển và nhiều tác hại khác. Hầu hết các hoạt động sống trên trái đất sẽ bị ảnh hưởng nghiêm
trọng.
Qua nhiều nghiên cứu các nhà khoa học đã phát hiện ra sự suy thoái và các lỗ thủng của
tầng ozone từ năm 1950. Giáo sư Paul Crutxen người Đức đã phát minh ra sự suy thoái và
các lỗ thủng của tầng ozone. Nhưng mãi đến năm 1974 các nhà khoa học Mĩ là Sherwood

Powland và Mario Molina mới phát hiện ra rằng các môi chất lạnh Freon có chứa chlorine,
đặc biệt các môi chất lạnh CFCs chính là thủ phạm phá huỷ tầng ozone và gây hiệu ứng nhà
kính
cho
trái
đất.
Các môi chất lạnh CFCs rất bền vững trong tầng đối lưu của khí quyển, freon này tuy
nặng hơn không khí nhưng sau nhiều năm nó cũng lên đến tầng bình lưu.Dưới tác dụng của
bức xạ cực tím, phân tử CFC bị phá vỡ giải phóng ra nguyên tử chlorine tự do.
Các nguyên tử chlorine hoạt động như một chất xúc tác trong quá trình phá huỷ tầng ozone,
nó không bị mất đi trong phản ứng quang hoá
Do chlorine tồn tại rất lâu trong khí quyển (khoảng 100 năm hoặc hơn)nên khả năng phá
huỷ tầng ozone của nó rất lớn .Người ta ước tính cứ một nguyên tử chlorine có thể phá huỷ
105 phân tử ozone
Các freon HCFCs (các dẫn xuất từ methane, ethane,…) chứa chlorine, flourine và
hydrogen ít nguy hiểm hơn vì độ bền vững hoá học của chúng kém hơn các CFCs. Thường
chúng bị phân huỷ tự nhiên trước khi lên đến tầng bình lưu.Chỉ có một phần nhỏ chlorine
của HCFC thoát ra có thể lên đến tầng ozone của tầng bình lưu nên khả năng phá huỷ tầng
ozone ít hơn . Người ta tính trong tổng lượng chlorine phát sinh trên tầng bình lưu chỉ có 1%
là từ các chất HCFCs.Khả năng làm suy giảm tầng ozone của các chất HCFCs không đến
10% so với các CFCs, [4].
Đối với các freon HFCs (các dẫn xuất từ methane ethane,…chỉ chứa flourine và
hydrogen)không
chứa
chlorine
nên
không
phá
huỷ
tầng

ozone.
Như vậy các chất có tác dụng khác nhau đối với tầng ozone.Để đánh giá khả năng
phá huỷ tầng ozone của các môi chất lạnh khác nhau người ta sử dụng chỉ số phá huỷ tầng
ozone ODP (Ozone Depletion Potentinal)
1.1.2 Hiệu ứng nhà kính:
Bề mặt trái đất có nhiệt độ trung bình khoảng 15 oC, nhiệt độ này được thiết lập nhờ hiệu
ứng nhà kính cân bằng do khí carbonic và hơi nước ở trạng thái cân bằng sinh thái trong
tầng khí quyển tạo ra. Lớp khí carbonic và hơi nước này có tác dụng như một lồng kính , nó
chỉ cho các tia năng lượng có bước sóng ngắn phát ra từ mặt trới đi qua và phản xạ lại các
tia năng lượng có bươc sóng dài phát ra từ trái đất do đó có tác dụng làm nóng trái đất.
Người ta nhận thấy trong thành phần không khí, O 2 và N2 chiếm 99%, tuy chỉ chiếm 1%
nhưng các khí còn lại dóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến nhiệt độ của trái đất. Người ta
cho rằng nếu trong không khí chỉ có O 2 và N2 thì nó sẽ phản xạ hoàn toàn các tia bức xạ mặt
trời.
SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 2


Ở trạng thái cân bằng sinh thái, lượng CO 2 có trong khí quyển vừa đủ để cho bề mặt trái
đất có nhiệt độ trung bình ở khoảng 15 oC. Nhưng trong quá trình công nghiệp hoá mạnh mẽ
hiện nay, trạng thái cân bằng này đã bị con người tác động ngày càng mạnh hơn. Ngoài
lượng CO2 thải từ các nhà máy nhiệt điện và các cơ sở công nghiệp ngày càng lớn, một
lượng khí lạ cũng tham gia vào quá trình này, trong đó Freon chiếm 20%, vì nhiều Freon có
hiệu ứng nhà kính lớn gấp 5000 ÷ 7000 lần CO2. Do đó nhiệt độ trái đất ngày càng tăng lên
và điều này dẫn đến những hậu quả khó lường như : thời tiết thay đổi, thiên tai hoành hành,
băng tuyết tan ra làm mực nước biển dâng lên…
Để đánh giá khả năng gây hiệu ứng nhà kính của các môi chất lạnh khác nhau người ta
sử dụng chỉ số làm nóng trái đất GWP (Globol Warming Potential). Sau đây là chỉ số phá
huỷ Ozôn ODP và làm nóng trái đất của một số môi chất lạnh, lấy R11 làm chuẩn.

Bảng 1.1 : Chỉ số ODP, GWP của một số môi chất lạnh thông dụng ( theo [4])
Môi chất
R10
R11
R12
R12B1
R13
R13B1
R14
R20
R22
R40
R113
R114
R114b2
R115
R116
R123
R124
R125
R134a
R140a
R141b
R142b
R143
R125a

Nồng độ thể
tích trong khí
quyển ( 10-2)

140
250
450
10
70
10
60
600
35
15
5
4
140
-

Thời gian tồn
tại trong khí
quyển ( năm )
50
65
120
15
400
100
10000
0.6
15
1.5
90
200

400
>500
2
6
28
16
7
8
19
41
2

Chỉ số ODP
( R11=1)

Chỉ số GWP
(R11 = 1)

1,1
1,0
0,9÷ 1
3
0,45
8÷ 13
0
Có
0.05
Có
0.85
0.7

6
0.4
0
0.02
0.02
0
0
0.15
0.1
0.06
0
0

0,35
1,0
3
7
Có
Có
0.35
Có
1.35
4.0
7.5
có
0.02
0.1
0.6
0.26
0.025

0.09
0.36
0.75
0.03

1.2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu:

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 3


Việc phải thay thế môi chất lạnh mới trước yêu cầu của quốc tế đã đặt ra cho các nhà
nghiên cứu, sản xuất và sử dụng các hệ thống lạnh nhiều vấn đề rất cấp thiết.
- Nghiên cứu tìm kiếm các môi chất lạnh mới để thay thế các môi chất lạnh Freôn cũ bị
cấm .Các môi chất này phải đáp ứng yêu cầu kỹ thuậ, công nghệ và có hiệu quả làm lạnh
cao nhất trong phạm vi nhiệt độ nghiên cứu.
- Trước mắt chúng ta đang sử dụng các môi chất lạnh cũ, thừa từ các nước phát triển
nhập và, các môi chất lạnh này ngày càng khan hiếm và giá thành ngày càng cao. Trong vài
chục năm tới ngành kỹ thật lạnh nước ta sẽ đứng trước một vấn đề quan trọng là sẽ không có
môi chất lạnh để nạp vào hệ thống đang hoạt động trong khi hệ thống máy móc và thiết bị
đang còn ở tình trạng hoạt động quá tốt.Vì vậy một vấn dề cấp bách đặt ra cho chúng ta là
phải có biện pháp kỹ thuật để cải tạo hệ thống đang có sẵn để có thể hoạt động với môi chất
lạnh mới.
-Trong đồ án tốt nghiệp này tôi tiến hành tính thiết kế hệ thống lạnh sử dụng môi chất
lạnh mới thay thế các Freon bị cấm chứ không phải tính kiểm tra hệ thống lạnh sử dụng môi
chất lạnh mới thay thế cho các Freon bị cấm. Do đó mục đích nghiên cứu ở đây là phải chọn
ra một môi chất thích hợp nhất cho hệ thống lạnh đang thiết kế và tiến hành thiết kế theo
môi chất lạnh đó, dựa vào kết quả nghiên cứu các đặc tính nhiệt chu trình máy lạnh một cấp
và hai cấp để tìm ra môi chất lạnh thích hợp nhất thay thế cho các môi chất lạnh Freon bị

cấm trong từng phạm vi nhiệt độ nhất định ở các tài liệu [4], [5], [10].

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 4


CHƯƠNG 2

CHỌN MÔI CHẤT LẠNH
2.1 Môi chất lạnh Freon làm suy giảm tầng ozone và gây hiệu ứng nhà kính . Các môi
chất lạnh thay thế.
2.1.1 Khái niệm và các tính chất cơ bản của môi chất lạnh
a>Môi chất lạnh:
Môi chất lạnh là chất môi giới sử dụng trong chu trình nhiệt động carnot ngược chiều để
bơm một dòng nhiệt từ một môi trường có nhiệt độ thấp đến một môi trường có nhiệt độ cao
hơn, [2].
b>Các yêu cầu đối với môi chất lạnh :
Do đặc điểm của chu trình lạnh, của hệ thống thiết bị, điều kiện vận hành, bảo dưỡng,
sửa chữa, an toàn cháy nổ, an toàn độc hại,…, môi chất lạnh cần phải có các tính chất phù
hợp sau, [2].
- Tính chất bảo vệ môi trường : Không làm ô nhiễm môi trường, không có hại đối với
môi trường.
- Tính chất hoá học:
+ Phải bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm việc, không được
phân huỷ hoặc polyme hoá.
+ Phải trơ về mặt hoá học, không ăn mòn vật liệu chế tạo thiết bị của hệ thống, không phản
ứng với dầu bôi trơn, ôxy trong không khí và hơi ẩm.
+ Phải an toàn, không gây cháy, nổ .
- Tính chất sinh lý :

+ Không được độc hại đối với con người và các cơ thể sống khác, không gây phản ứng với
cơ quan hô hấ, không tạo các khí độc hại khi tiếp xúc với ngọn lửa hàn và vật liệu chế tạo
máy.
+ Phải có mùi đặt biệt để dễ dàng phát hiện khi rò rỉ và có biện pháp phòng chống an toàn .
Nếu môi chất không có mùi thì co thể pha thêm chất có mùi vào để dễ nhận biết nếu chất đó
không ảnh hưởng đến chu trình máy lạnh .
+ Không được làm hỏng hay ảnh hưởng xấu đến sản phẩm bảo quản khi rò rỉ .
- Tính chất vật lí:
+ Ở điều kiện môi trường, áp suất ngưng tụ không được quá cao để số cấp nén của máy nén
càng ít càng tốt, giảm rò rỉ môi chất, giảm chiều dày vách của các thiết bị áp lực để tiết kiệm
vật liệu kim loại và an toàn, giảm nguy cơ nổ vỡ thiết bị.
+ Ap suất bay hơi không được quá thấp ở điều kiện môi trường, phải lớn hơn áp suất khí
quyển một ít để hệ thống không bị chân không, tránh rò lọt không khí vào hệ thống.
+ Nhiệt độ đông đặc (tz) của môi chất phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi (t o) nhiều để có thể mở
rộng dải làm việc của môi chất về phía nhiệt độ thấp .
+ Nhiệt độ tới hạn (tgh) của môi chất phải cao hơn nhiệt độ ngưng tụ nhiều để có thể mở
rộng dải làm việc của môi chất về phía nhiệt độ cao.
+ Nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt dung riêng của môi chất lỏng càng lớn càng tốt nhưng chúng
không đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lượng môi chất lạnh. Nhiệt ẩn hoá
hơi lớn, lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống càng nhỏ và năng suất lạnh riêng khối
lượng càng lớn.
SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 5


+ Độ nhớt động lực học của môi chất càng nhỏ càng tốt vì tổn thất áp suất trên đường ống
và các van giảm, tuy nhiên môi chất dễ rò rỉ ra môi trường.
+ Hệ số dẫn nhiệt (λ), hệ số dẫn nhiệt độ (a) càng lớn càng tốt
+ Sự hòa tan dầu của môi chất cũng đóng vai trò quan trọng trong sự vận hành và bố trí

thiết bị. Môi chất hoà tan dầu hoàn toàn (R12) có ưu điểm là quá trìng bôi trơn tốt hơn, thiết
bị trao đổi nhiệt luôn được rửa sạch lớp dầu bám trên bề mặt, quá ừinh trao đôi nhiệt tốt hơn
nhưng có nhược điểm là có thể làm độ nhớt của dầu giảm và tăng nhiệt độ bay hơi nếu tỷ lệ
dầu trong môi chất lạnh lỏng ở áp suất bay hơi tăng. Môi chất không hoà tan dầu (NH 3) có
nhược điểm là quá trình bay hơi khó thực hiện hơn, lớp dầu bám trên bề mặt thiết bị làm
cảng trở quá trình trao đổi nhiệ, nhưng lại có ưu điểm là không làm giảm độ nhớt của dầu
,không làm sủi bọt dầu, không làm tăng nhiệt độ bay hơi của môi chất.
+ Môi chất hoà tan được nhiều nước ở cả 3 pha càng tốt vì tránh được tắt ẩm cho van tiết
lưu
+ phải không dẫn điện, có thể sử dụng cho máy nén kín và nữa kín.
- Tính kinh tế:
+ Dễ chế tạo, giá thành rẻ.
+ Dễ kiếm, nghĩa là việc sản xuất vận chuyển, bảo quản dễ dàng.
- Trong thực tế không có một môi chất nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu trên, do đó khi
chọn môi chất cho một ứng dụng cụ thể cần phát huy được ưu điểm một cách tối đa và hạn
chế đến mức thấp nhất các nhược điểm của nó
2.1.2 Môi chất lạnh freon cũ và tác hại của nó đến môi trường
Các môi chất lạnh freon dã và đang được sử dụng tronh nghành kỉ thuật lạnh bao gồm
các môi chất chủ yếu sau:
- Làm môi chất lạnh :R12, R22, R502
- Chế tạo hạt xốp làm các tấm panel cách nhiệt : R11
Nói chung các môi chất lạnh là hợp chất hữu cơ của các nguyên tố cacbon (C), hidrô(H),
clo(Cl), flo(F)… Tuỳ thuộc vào thành phần mà người ta chia ra làm các nhóm sau :
2.1.2.1 các chất CFC s:
Là hộp chất của cacbon, flo và clo công thức có dạng : CmFnCLk
Các chất CFCs là những tác nhân gây phá huỷ tầng ozone lớn nhất. Chỉ số phá huỷ tầng
ozone của nó lớn hơn hẳng so với các chất khác. Như vậy trong các môi chất sử dụng trong
kĩ thuật lạnh có R11 và R12 là các đại diện của CFCs.
Người ta nhận thấy các CFCs rất bền vững trong không khí, tuy nặng hơn không khí
nhưng sau nhiều năm nó cũng được đẩy lên tầng bình lưu. ỞChlorine

đó dưới tác dụng của tia cực
tím, các CFCs phân huỷ và giải phóng chlorine.Các nguyên tử chlorine hoạt động như một
chất xúc tác trong quá trình phá huỷ tầng ozone và không mất đi sau phản ứng quang hoá.
Chlorine tồn tại rất lâu trong khí quyển (hơn 100 năm ) nên khả năng phá huỷ tầng ozone
của nó rất lớn. Người ta đã tính được cứ một nguyên tử chlorine có thể phá huỷ 100000
phân tử ozone.Vì thế các chất CFCs là các chất gây ra sư suy giảm tầng ozone chính,

CF2Cl2(CFC-12)

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

CF2Cl

H 2.1 : Quá trình phân huỷ R12 dưới tác dụng của các tia cực tím

Trang: 6


khoảng

70%

là

F

do

các

Cl

chất

CFCs

Cl

Tia cöïc tím UV
C

F

F

C

Cl
F

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Cl

Trang: 7


Tia UV

CFCl2

O3
Cl(Chlorene)

CFCl3

O3
O2

Cl
O2

CLO(chlorene oxide)
Oxygenne

H 2.2 :Quá trình phá huỷ tầng ozone của các chất CFCS
Người ta nhận thấy các chất CFCs còn là chất gây hiệu ứng nhà kính rất lớn , mặc dù chỉ
chiếm khoảng 0,0000001% trong khí quyển nhưng chúng làm nóng trái đất với tỷ lệ 21%
2.1.2.2 Các chất HCFCs :
Là hợp chất của 4 nguyên tố: Cacbon, Hiđro, Flo và Clo. So với các chất CFCs thì các
chất HCFCs có chỉ số phá huỷ tầng ozone thấp hơn, chưa đến 10%.
Trong kỹ thuật lạnh R22 là chất đại diện của HCFCs, ký hiệu là HCFC-22. Riêng R502 là
hỗn hợp của HCFC-22 (48,8%) và CFCs-115(51,2%). Các chất HCFCs có độbền vững hoá
học kém nên thường bị phân huỷ tự nhiên trước khi đến tầng bình lưu. Chỉ có một phần
chlorine rất nhỏ có thể di chuyển đến được tầng bình lưu. Người ta ước tính trong tổng số
lượng chlorine phát thải vào tầng ozone, các nguyên tử chlorine từ các chất HCFCs chỉ
chiếm khoảng 1%.
2.1.2.3 Các chất HFCs :
Là hợp chất hữu cơ của các nguyên tố Hiđrô cacbon và Flo .Trong thành phần của các
chất HFC không chứa nguyên tố Chlorine nên nó không làm suy giảm tầng ozone, do đó có

thể coi là môi chất lạnh an toàn tuy nhiên nó cũng góp phần vào quá trình làm tăng hiệu ứng
nhà kính .
2.1.3 Công ước quốc tế và chương trình huỷ bỏ các CFCs và HCFCs.
2.1.3.1 Những thỏa thuận quốc tế về việc loại bỏ các chất suy giảm tầng ozone :
Để đi đến thoả thuận chung, nhiều hội nghị quốc tế đã nhóm họp. Các kết quả thoả thuận
được ghi trong 02 văn kiện quan trọng là :
- Công ước Viên 22/03/1985
- Nghị định thư Montreal 10/1987 về các chất làm suy giảm tầng ozone.
Ngoài ra các hội nghị sau đó cũng theo dõi và bổ sung nhiều nội dung khác, điển hình :
- Hội nghị lần 2 ơ Luân Đôn từ 27 ÷ 29/06/1990
- Hội nghị lần 4 tại Copenhaghen từ ngày 23 ÷ 25/11/1992

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 8


Hội
nghị
lần
7
ở
Viên
từ
ngày
5
÷
7/12/
1995.
2.1.3.2 Chương trình loại bỏ các CFCs và HCFCs:

Việt nam không sản xuất mà chỉ nhập khẩu các ODS (Ozone Depletion Substance). Theo
số liệu điều tra của tổng cục khí tượng thuỷ văn, năm 1993 Việt Nam nhập và sử dụng
409,86 tấn, bình quân đầu người khoảng 0,004Kg/người.năm, thuộc nhóm III (nhỏ hơn
0,3kg/người.năm),thuộc nhóm các nước tiêu thụ ODS thấp nhất thế giới được ghi ở điều
5của nghị định thư Montreal .
Trong năm 2002 đã sử dụng 200 tấn CFC, HCFC cho việc nạp lần đầu, nạp bổ sung, bảo
dưỡng, sửa chữa các hệ thống lạnh công nghiệp, thương mại và dân dụng trong hơn 300
xưởng dịch vụ điện lạnh trong cả nước, phục vụ các ngành kinh tế khác nhau, đặt biệt là
đông lạnh hải sản, thịt và rau quả, mà các môi chất lạnh chủ yếu là R12, R22 ,R502. Dự báo
trong 2-3 năm tới, lượng tiêu thụ CFC, HCFC của Việt nam cũng chỉ nằm trong khoảng
400-500 tấn/năm, sau đó giảm dần và tiến đến loại bỏ hoàn toàn.
a> Đối với CFCs :
Đình chỉ hoàn toàn việc tiêu thụ các CFCs kể từ ngày 01/01/1996. Riêng các nước thuộc
điều 5 của nghị định này được trì hoãn đến năm 2010 (Việt Nam thuộc diện này).
b> Đối với HCFCs :
Lấy năm 1996 làm chuẩn để tính lượng tiêu thụ bình quân đầu người.
- 01/01/1996 Ngưng sản xuất và sử dụng.
- 01/01/2000 Giảm lượng tiêu thụ 35% so với năm1996.
- 01/01/2010 Giảm lượng tiêu thụ 65% so với năm 1996.
- 01/01/2015 Giảm lượng tiêu thụ 95% so với năm 1996.
- 01/01/2020 Giảm lượng tiêu thụ 95,5% so với năm 1996.
- 01/01/2030 Giảm lượng tiêu thụ 100% so với năm 1996.
Riêng các nước thuộc điều 5 của nghị định này được trì hoãn việc đình chỉ hoàn toàn vào
năm 2040.( Việt Nam thuộc diện này ).
2.1.4 Các môi chất lạnh đề xuất để thay thế cho các Freon cũ bị cấm :
2.1.4.1 Yêu cầu đối với môi chất lạnh mới :
Môi chất lạnh mới phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau :
1. Không chứa chlorine trong thành phần hoá học, đó là các chất HFCs, môi chất lạnh tự
nhiên, …Do không có thành phần chlorine nên chỉ số ODP của nó bằng không và chỉ số
GWP càng nhỏ nếu thành phần hoá học càng ít flourine.

2. Có các tính chất nhiệt động tốt.
3. An toàn không độc hại, không cháy nổ,…
4. Kinh tế và dễ kiếm.
2.1.4.2 Các môi chất lạnh được đề nghị thay thế cho môi chất lạnh Freon cũ:
Trên cơ sở nhiều công trình nghiên cứu khác nhau, các nhà sản xuất đã đề nghị một số
môi chất lạnh mới để thay thế cho các môi chất lạnh phổ biến nhất dưới đây:
Bảng 2.1 : Bảng môi chất thay thế
Độ trượt Tính độc
Thay thế Khoảng
ODP
GWP
PRC
Môi chất
nhiệt
hại
cho
nhiệt độ
R11=1 CO2 =1
CH4=1
độ,K
TLV,ppm
Môi chất lạnh thay thế ( không chứa chlorine )
R134a
R12
C, M, (F)
0
1200
0
0
1000

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 9


(R22)
R404
R502
M, F
0
3520
0
0,7
1000
∗
R407a
R502
M, F
0
1960
6,6
1000
∗
R407b
R502
M, F
0
2680
4,4
1000

R407c
R22
C, M
0
1600
0
7,4
1000
∗
R507
R502/R22 M, F
0
3600
0
1000
Môi chất lạnh tự nhiên
R290
R22/R502 C, M, F
0
0
300
0
1000
R600a
R12
C, M, F
0
0
400
0

1000
∗
R717
R22
C, M, F
0
0
0
50
Ghi chú :
C - Chế độ điều hoà không khí ( Air conditioning );
PRC - Chỉ số phản ứng quang hoa.
M - Chế độ lạnh trung bình ( Medium cooling) quang hoá(photos reaction chemical ).
F - Chế độ lạnh sâu ( Freezing ).
TLV - Giới hạn độc hại cho phép ( Toxicity Limit Value );
* - Chưa biết.
2.1.4.3 Các tính chất cơ bản của một số môi chất lạnh mới:
a> HFC-134a : (R134a)
R134a là môi chất lạnh không chứa chlorine trong thành phần hoá học nên chỉ số ODP =
0, R134a đã được thương mại hoá trên thị trường và dùng để thay thế cho R12 ở nhiệt độ
cao và trung bình, đặc biệt là điều hoà không khí trong ô tô, điều hoà không khí nói chung,
máy hút ẩm và bơm nhiệt. Ở giải nhiệt độ thấp R134a không có những đặc tính thuận lợi,
hiệu quả năng lượng rất thấp nên không thể dùng được, R134a cũng có những tính chất
tương tự như R12 :
- Không gây cháy nổ, không độc hại, không ảnh hưởng sấu đến cơ thể sống.
- Tương đối bền vững về mặt hoá học và nhiệt.
- Không ăn mòn các kim loại chế tạo máy, có các tính chất vật lý phù hợp . . .
R134a có các tính chất vật lý và nhiệt động sau [4] :
Công thức hoá học : CH2F-CF3.
Phân tử lượng : M = 102,03 Kg/Kmol.

Nhiệt độ sôi ở 1 atm : ts = -26,30C.
Nhiệt độ đông đặc 1 atm : tz = -1010C.
Nhiệt độ tới hạn ( 1 atm ) : tc = 101,150C
Ap suất tới hạn : pc = 40,64 bar
Mật độ khối lượng tới hạn : ρc = 0,508 Kg/dm3
Mật độ lỏng sôi (1atm) : ρl =1,377 Kg/l
Mật độ hơi bảo hoà ( ở 25 0C ) : ρh =1,207 kg/l
Nhiệt dung riêng của lỏng sôi : C = 1,26 kJ/Kg.K
Nhiệt ẩn hoá hơi ( 250C, 1 atm ): r = 215,5 kJ/Kg.K
Sức căn bề mặt ( 250C, 1 atm ): σ = 0,0149 N/m
Số mũ đoạn nhiệt (300c, 1atm ) : K = 1,093
Độ nhớt động lực học của lỏng môi chất 250C : µ = 20,5.10-5 Pa.s

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 10


Độ nhớt động lực học của hơi bão hoà : µ = 1,2. 10-5 Pa.s
Hệ số dẫn nhiệt của lỏng sôi môi chất ở 250C : λl = 0,0832 W/mK
Hệ số dẫn nhiệt của hơi bảo hoà : λh = 0,0143 W/mK
Độ hoà tan nước trong HFC -134a ( 250C, 1 atm ) : 0,11%.
Độ hoà tan HFC-134a trong nước ( 250C, 1 atm ) : 0,15%.
Giới hạn cháy trong không khí : không cháy
Nhiệt độ tự bốc cháy : tbc =7700C
Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = 0
Chỉ số làm nóng địa cầu : GWP = 0,26 ( so với R11 )
Cũng như R12, R134a phù hợp hầu hết các kim loại, phi kim loại và hợp kim chế tạo
máy, như kẽm , magie, chì và hợp kim nhôm với thành phần magie lớn hơn 2% khối lượng.
Đối với phi kim loại R134a có tính phù hợp cao hơn.

Tuy HFC-134a là môi chất không độc nhưng theo sự nghiên cứu của các nhà khoa học
hãng DOPONT [4] thì cần chú ý rằng khi trộn HFC-134a với một loại khí hoặc lỏng nào đó
gây cháy nổ thì sẽ tạo ra một chất gây cháy vì thế không được trộn lẫn HFC-134a với bất kỳ
chất khí hoặc lỏng nào gây cháy nổ.
Các loại dầu bôi trơn gốc khoáng, dầu tổng hợp alkylbenzol không hoà tan R134a. Nếu
điều kiện yêu cầu R134a phải hoà tan trong dầu thì cần phải chọn các loại dầu
polyalkylenglycols PAG, polyglycols PG hoặc plyclesters POE. Khi thay thế môi chất lạnh,
dầu bôi trơn cần phải cân nhắc cẩn thận và hỏi các nhà sản xuất về cách ứng dụng cho các
trường hợp cụ thể .

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 11


b> R407C (SUVA AC9000):
R407c là một hổn hợp gần đồng sôi của các môi chất HFC-32, HFC-125 và HFC-134a;
được hảng DOPONTđưa ra thị trường với cái tên thương mại Suva AC9000 hay hãng ICI
với tên KLEA407C. R407c được dùng thay thế cho HCFC-22 trong lĩnh vực lạnh công
nghiệp, điều hoà không khí, bơm nhiệt và một số ứng dụng khác.
Môi chất R134a có các thông số nhiệt vật lý sau :
+ Thành phần hoá học (theo khối lượng ) : 23% HFC-32; 25% HFC-125; 52% HFC134a.
+ Phân tử lượng : M = 86,2 Kg/kmol
+ Nhiệt độ sôi (1atm) : ts= -43,560C
+ Nhiệt độ tới hạn: tc=86,20C
+ Ap suất tới hạn: Pc= 4619,1 kPa
+ Mật độ tới hạn: ρc= 527,3 Kg/cm3
+ Thể tích tới hạn: Vc =0,00190 m3/Kg
+ Mật độ lỏng bão hoà (1atm): ρl =1381 Kg/cm3
+ Mật độ hơi bão hoà : ρh = 4,58 Kg/cm3

+ Nhiệt ẩn hoá hơi (1atm) : r = 251,6 kJ/kg.
+ Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = 0
+ Chỉ số làm nóng địa cầu : GWP = 0,28 (so R11)
R407c có đặc tính vận hành an toàn, có hiệu quả năng lượng và công suất lạnh tương tự
HCFC-22. Nó không chỉ dược sử dụng trong thiết bị mới mà cả trong hệ thông đang sử
dụng HCFC-22.
Theo [2] có sự trượt nhiệt độ trong quá trình ngưng tụ và bay hơi, nhiệt độ trượt khoảng
0
7,4 C. Điều này sẽ có nguy cơ làm tăng khả năng tổn thất môi chất trong hệ thống và trong
một số trường hợp cụ thể làm ngưng tụ môi chất lỏng trong bình bay hơi rất nguy hiểm.
R407C phù hợp với hầu hết các kim loại, hợp kim và phi kim loại chế tạo máy [4].
Các thành phần chứa trong R407c là các HFCs nên có độc tính thấp nhưng cần chú ý khi
gần nguồn có nhiệt độ cao hay ngọn lửa thì R407c có thể bị phân huỷ thành các chất độc hại
như HF… Vì thế nên tránh để R407c có thể tiếp xúc với nguồn nhiệt có nhiệt độ cao hay
ngọn lửa trần, [4].
Đối với dầu bôi trơn cho máy nén sử dụng R407C thì cả hai nhà sản xuất DOPNT và ICI
đều có chung nhận định : Không nên sử dụng dầu khoáng mà nên sử dụng dầu POE để bôi
trơn cho máy nén sử dụng R407C như các môi chất HFC khác. Tuy nhiên khi thay thế môi
chất R407C, dầu bôi trơn cần phải cân nhắc cẩn thận và hỏi các nhà sản xuất về các ứng
dụng cho từng trường hợp cụ thể.

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 12


c> R404a (Sava HP62) :
Hãng DOPONT (Mĩ) giới thiệu sản phẩm R404a của hãng có tên thương mại là Sava
HP62, đây là một hỗn hợp gần đồng sôi mà trong thành phần hoá học của nó không chứa
chlorine nên chỉ số ODP = 0.

R404a có các đặc tính tốt nhất trong các môi chất thay thế cho R502, nó có công suất
và hiệu suất tương tự như R502 nhưng nhiệt độ cuối tầm nén thấp hơn đến 9 0C, đảm bảo
tuổi thọ máy nén, các chi tiết và dầu bôi trơn cao hơn. Mặt khác R404a có những đặc tính
truyền nhiệt tốt hơn R502, do vậy khi có sự giảm hiệu suất nén trong hệ thống thì có thể
khắc phục bằng cách cải tiến quá trình truyền nhiệt trong hệ thống. Suva HP62 thường được
sử dụng trong những thiết bị mới và trong những hệ thống dùng R502 mà thời gian sử dụng
còn lại trên 7 năm.
R404a có các thông số nhiệt vật lý sau :
+ Thành phần hóa học ( theo khối lượng ) : 44% HFC-12; 52% HFC-143a; 4%HFC134a.
+ Phân tử lượng : M = 97,6,Kg/kmol
+ Nhiệt độ sôi ở 1atm : ts = -46,50C
+ Nhiệt độ tới hạn : tc = 72,10C
+ Ap tới hạn : Pc = 3,732 MPa.
+ Mật độ tới hạn : ρc = 484,5 Kg/cm3
+ Mật độ chất lỏng ( ở 250C ) : ρl = 1048 Kg/cm3
+ Mật độ hơi bão hoà ( ở -150C ) : ρh =18,2 Kg/cm3
+ Nhiệt dung riêng lỏng (250C): C = 1,53 kJ/KgK
+ Nhiệt dung riêng hơi ( 250C, 1atm ) : C = 0,87 kJ/KgK
+ Nhiệt ẩn hoá hơi ( 250C, 1atm ) : r = 202,1 kJ/Kg
+ Độ nhớt động lực học : của môi chất ở 250C : µ = 1,28.10-4 Pa.s
: của hơi bảo hoà (1atm) : µ = 1,22.10-5 ,Pa.s
+ Hệ số dẫn nhiệt của lỏng sôi môi chất ở 250C : λ = 0,0683 W/mK
+ Hệ số dẫn nhiệt hơi bảo hoà (1atm) : λ = 0,0134 W/mK
+ Giới hạn cháy trong không khí : không cháy
+ Chỉ số phá huỷ Ozone : ODP = 0
+ Chỉ số làm nóng địa cầu : GWP = 0,94 (so với R11)
Sava HP62 có sự trượt nhiệt độ trong quá trình ngưng tụ và bay hơi. Tuy nhiên, nhiệt
độ trượt rất nhỏ, không quá 0.70C do đó không đáng kể. Điều này sẽ không có nguy cơ tăng
khả năng tổn thất môi chất trong hệ thống. R404a phù hợp hầu hết các kim loại, hợp kim và
các phi kim loại chế tạo máy. R404a cũng tương thích với các kim loại, hợp kim sử dụng

trong hệ thống R502 nên đây là đặc điểm thuận lợi trong việc thay thế môi chất cho các hệ
thống đang sử dụng R502.
R404a là môi chất không độc nhưng theo sự nghiên cứu của các nhà khoa học hãng
DOPONT thì cần chú ý rằng, khi để Sava HP62 gần nguồn có nhiệt độ cao hay ngọn lửa thì
nó có thể bị phân huỷ thành các chất độc hại như HF . . .Vì thế cần tránh để R404a tiếp xúc
với nguồn có nhiệt độ cao, tia lửa điện hay ngọn lửa.
Ở áp suất khí quyển và nhiệt độ lên đến 80 0C thì bản thân Sava HP62 không gây cháy.
Tuy nhiên môi chất Sava HP62 không được hoà trộn với không khí khi kiểm tra rò rỉ hoặc

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 13


sử dụng, hoặc cho phép sự có mặt của không khí với một lượng lớn ( từ 60% thể tích trở
lên ) ở áp suất khí quyển hoặc ở nhiệt độ cao vì nó có thể gây cháy nổ [10].
Các loại dầu bôi trơn gốc khoáng, dầu tổng hợp và dầu alkybenzol không hoà tan Sava
PH62. Nếu điều kiện yêu cầu R404a phải hoà tan trong dầu thì cần chọn các loại dầu
polyalkylenglycols PAG, polyglycols PG hoặc polyolesters POE. Trong đó dầu bôi trơn
POE là thích hợp với R404a nhất vì nó có tính hoà tan tốt cũng như không tác dụng với kim
loại chế tạo máy như đồng, nhôm, sắt. Hãng DOPONT đề nghị sử dụng dầu bôi trơn Mobil
EAL Aretic 22C cho sản phẩm Sava HP62 của mình.
Trên thị trường, môi chất R404a được nhiều hãng sản xuất để sử dụng cho hệ thống
lạnh công nghiệp với các tên thương mại khác nhau : Relin HX3 (Hoechst), FX70, . . .
2.2 So sánh đặc tính nhiệt chu trình máy lạnh Ferone cũ và các môi chất lạnh thay thế:
2.2.1 Chu trình máy lạnh một cấp:
Ở đây chỉ trình bày kết quả tính toán cho từng trường hợp sau:
Nhiệt độ ngưng tụ: tk=350C
Nhiệt độ bay hơi : t0=0. –5, -10, -15, -20, -25, -300C
Môi chất :R12, R22, R502, R134A, R404A, R407A, R407B, R407C

Các thông số cần xác định : hệ số lạnh ε, hiệu suất exergie ηE, năng suất lạnh riêng q0,
năng suất lạnh riêng thể tích qV, nhiệt ngưng tụ riêng qK, công nén riêng l, nhiệt độ cuối quá
trình nén t2, tỷ số nén π = qK/ q0, hệ số cấp λ.
Nhiệt độ quá nhiệt : ∆ tqn=150C
Hệ thống có thiết bị hồi nhiệt.
2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị T – S

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 14


3'

2

NT

MN
1

HN
3 1'
TL

BH
4
lgp

a)

T

2
3 3'
3'

3
1'

4

1

2
1'

4
S

b)

1
h

c)

( Chu trình và đồ thị T – S máy lạnh một cấp có hồi nhiệt).
MN – máy nén; NT – thiết bị ngưng tụ; HN – thiết bị hồi nhiệt; TL – van tiết lưu; BH – thiết
bị bay hơi.

2.2.1.2 Kết quả tính toán :
Qua kết quả nghiên cứu đặc tính nhiệt chu trình máy lạnh một cấp có hồi nhiệt các nhà
khoa học đã nghiên cứu và rút ra kết luận như sau, qua bảng đánh giá mức độ thích hợp của
các môi chất lạnh R134a, R404a, R407a, R407b, R407c, khi thay thế cho các môi chất lạnh
Freon cũ như sau(theo TL4) :
a>Thay thế cho R12 :
Trong bảng đánh giá này sử dụng độ sai lệch tương đối để đánh giá. Cách tính như sau:
AR12(%) =

Ax − AR12
*100%.
AR12

Ax :Thông số nhiệt chu trình của một môi chất lạnh thay thế nào đó.
AR12 : Thông số nhiệt chu trình của R12.

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 15


Bảng2.2
Môi chất

R134a

R404a

R407a

R407b

R407c

2,4 6,0
Được
51 69
Được
1 5%
Tốt
58 64%
Không tốt
9 13%
Được
0  1.25%
Tốt
52  57%
Tốt
7,9
Tốt
0,77

0,88
Được
14  20
Cao

2,6 6,3
Được
55 71

Được
≈ 30%
Không tốt
44 55%
Không tốt
38 40%
Không tốt
31  32%
Không tốt
58  69%
Tốt
9,4
Được
0,77

0,88
Được
13  19
Cao

2,5 6,0
Được
52 68
Được
0 2,6%
Tốt
53 62%
Không tốt
13 15%
Được

4  5%
Tốt
54  60%
Tốt
8,8
Tốt
0,77

0,88
Được
14  21
Cao

2,7 6,3
Được
56 72
Được
≈ 40%
Không tốt
37 46%
Không tốt
≈ 50%
Không tốt
42  45%
Không tốt
60  72%
Được
9,7
Được
0,76


0,88
Được
11  17
Cao

Thông số
Hệ số làm lạnh ε

2,7 6,5
Được
Hiệu suất exergie ηE
57 74
Được
(%)
≈ 25%
Năng suất lạnh q0
Chưa tốt
Năng suất lạnh riêng 0 8%
thể tích qv
Tốt
Công nén riêng l
28 30%
Chưa tốt
Nhiệt ngưng tụ riêng 26 27%
qk
Chưa tốt
0
Nhiệt độ nén t2, C
53  60%

Tốt
Tỷ số nén Π ở t0 = 10,5
Được
-300C; tK = 350C
Hệ số cấp λ
0,74

0,87
Được
Ap suất bay hơi P0
7,7  12
(bar)
Tốt

Chú ý: Giá trị % cho trong bảng trên là mức sai lệch so với môi chất R12. Riêng hiệu suất
exergie là giá trị thực của nó.
Kết luận:
Căn cứ vào việc so sánh các đặc tính nhiệt của chu trình của các môi chất lạnh mới và
R12 trên bảng 2.2 ta có thể rút ra kết luận :
Để thay thế cho R12 trong phạm vi nhiệt độ trung bình và cao có thể sử dụng hai môi
chất R134a và R404a, trong đó R134a là thích hợp hơn vì có 2 thông số quan trọng là hệ số
lạnh ε và năng suất lạnh riêng thể tích qv phù hợp nhất.
b>Thay thế cho R22:
Trong bảng đánh giá này sử dụng độ sai lệch tương đối để đánh giá và cách tính:
a R 22 =

Ax − AR 22
.100% .
AR 22

Ax -Thông số nhiệt chu trình của một môi chất lạnh thay thế nào đó.
AR22 –Thông số nhiệt chu trình của R22.
Bảng 2.3

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 16


Môi chất

R134a

R404a

R407a

R407b

R407c

Thông số
Hệ số làm lạnh ε

2,7 6,5
2,4 6,0
2,6 6,3
2,5 6,0
2,7 6,3
Được

Được
Được
Được
Được
Hiệu suất exergie ηE
57 74
51 69
55 71
52 68
56 72
Được
Được
Được
Được
Được
(%)
≈ 25%
≈ 30%
≈ 40%
Năng suất lạnh q0
1 5%
0 2,6%
Chưa tốt
Tốt
Không tốt
Tốt
Không tốt
Năng suất lạnh riêng 7 11%
26 32%
4 8%

24 29%
0,5 4%
qv
Được
Không tốt
Tốt
Không tốt
Tốt
Công nén riêng l
8 10%
21 22%
0 3,5%
18 21%
4  7%
Được
Không tốt
Tốt
Không tốt
Tốt
Nhiệt ngưng tụ riêng 6 11%
25  30%
4  7%
23 27%
2  45%
qk
Được
Không tốt
Tốt
Không tốt
Tốt

Nhiệt độ cuối tầm nén 53  60% 52  57% 58  69% 54  60% 60  72%
t2, (0C)
Tốt
Tốt
Tốt
Tốt
Được
Tỷ số nén Π ở
10,5
7,9
9,4
8,8
9,7
0
0
Được
Tốt
Được
Tốt
Được
t0 =-30 C’tK=35 C
Hệ số cấp λ
0,74
 0,77
 0,77
 0,77
 0,76

0,87
0,88

0,88
0,88
0,88
Được
Được
Được
Được
Được
Ap suất bay hơi P0
0,5  3
1 6
0,7  5
1  5,6
0,7  4,8
(bar)
Được
Được
Được
Được
Được
Ap suất ngưng tụ Pk
7,7  12
14  20
13  19
14  21
11  17
(bar)
Tốt
Cao
Cao

Cao
Được
Lưu ý: Giá trị % cho trong bảng trên là mức sai lệch so với môi chất R22 riêng hiệu suất
exergie là giá trị thực tế của nó.
Kết luận:
Căn cứ vào việc so sánh các đặc tính nhiệt chu trình của các môi chất lạnh mới và R22
trên bảng 2.3 ta có thể rút ra kết luận :
Ở phạm vi nhiệt độ caovà trung bình sử dụng R407A và R407C để thay cho R22 là thích
hợp nhất, các chỉ tiêu đánh giá đều đạt yêu cầu và tốt. Ngoài ra có thể sử dụng R134A để
thay thế R22 tuy nhiên khi có kích thước máy nén sai khác nhau đáng kể.
c>Thay thế cho R502 :
Trong bảng đánh giá này sử dụng độ lệch tương đối để đánh giá, cách tính như sau:
AR502(5)=

Ax − AR 502
* 100% . Trong đó :
AR 502

Ax : Thông số nhiệt chu trình của một môi chất thay thế nào đó. A R502 : thông số nhiệt chu
trình của môi chất R502.
Bảng 2.4

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 17


Môi chất

R134a

R404a

R407a

R407b

R407c

2,7 6,5
Được
Hiệu suất exergie ηE (%) 57 74
Được
≈ 40%
Năng suất lạnh riêng q0
Được
Năng suất lạnh riêng thể 37 47%
tích qv
Không tốt
Công nén riêng l
32 34%
Không tốt
≈ 39%
Nhiệt ngưng tụ riêng qk
Không tốt
Nhiệt độ cuối tầm nén t2 53 60
(0c)
Tốt
Tỷ số áp suất π ở t0=- 10,5
Được

300C; tk =350C
Hê số cấp λ
0,74 0,8
7
Được
Ap suất bay hơi p0 (bar)
0,5 3
Được

2,4 6,0
Được
51 69
Được
7 10%
Được
2,6 4,3%
Tốt
14 16%
Được
10%
Tốt
52 57
Tốt
7,9
Tốt
0,77 0,88
Được

2,6 6,3
Được

55 71
Được
43 45%
Không tốt
3,1 12,6
Được
≈ 43%
Không tốt
43 45%
Không tốt
58 69
Được
9,4
Được
0,77 0,88
Được

2,5 6,0
Được
52 68
Được
12 14%
Được
2,3 7,4%
Tốt
17 18%
Được
≈ 14%
Được
54 60

Tốt
8,8
Tốt
0,77 0,8
8 Được

2,7 6,3
Được
56 72
Được
56 59%
Không tốt
8,2 17%
Được
53 55%
Không tốt
56 58%
Không tốt
60 72
Được
9,7
Được
0,76 0,88
Được

1 6
Được

0,7 5
Được

1 5,6
Được

0,7 4
Được

Ap suất ngưng tụ pk(bar)

14 20
Cao

13 19
Cao

14 21
Cao

11 17
Được

Thông số
Hệ số làm lạnh ε

7,7 12
Tốt

Lưu ý :Giá trị % cho trong bảng trên là mức sai lệch so với môi chất R50, riêng hiệu suất
exergie là giá trị thực của nó.
Kết luận :

Căn cứ vào việc so sánh các đặc tính nhiệt chu trình của môi chất lạnh mới và R502 nêu
trên bảng 2.4 ta có thể rút ra kết luận :
Ở phạm vi nhiệt độ cao và trung bình sử dụng R404a và R407b để thay thề cho R502 là
thích hợp nhất, các chỉ tiêu đánh giá đều đạt và tốt.
5’ hơi hai cấp :
4
2.2.2 Chu trình máy lạnh nén
5
2.2.2.1. Sơ đồ nguyên
lý và đồ thị
NT lgp-i :
TL
1
Sơ đồ nguyên lí và đồ thị lgp-i được trình
NCA bày như sau
17
3=8

BTG
9

2

NHA

6

TL2

1

10
’

BH 1
SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2
Sơ đồ nguyên lý

Trang: 18


lgP

4

T

6 5

6

2

Tk, pk

’

5

5

10

To,P0

Ttg,ptg

9
3=8
’

10

’
a)

S
Ỉ

2

3=8

7

1
1

4

’

Ttg,ptg

9

Tk, pk

’

5

To,p0

b)

1’

1

’
I

Đồ thị T-S
Đồ thị lgp-i
Trên sơ đồ:
BH : Thiết bị bay hơi; NHA : Máy nén hạ áp; BTG : Bình trung gian; NCA : Máy nén
cao áp; NT : Thiết bị ngưng tụ; TL1 : Van tiết lưu 1; Tl2 : Van tiết lưu 2.
Ở đây chỉ trình kết quả tính toán cho trường hợp sau:
-Chu trìng máy lạnh 2 cấp có bình trung gian ống xoắn ruột gà

-Nhiệt độ bay hơi t0 = -45, -40, -35, -30, -250C
-Nhiệt độ ngưng tụ tk = 350C
-Độ quá nhiệt : ∆tqn = 150C
-Các môi chất lạnh : R22, R50, R404, R407A và R407B
-Các thông số xác định : ε, q0, qv, l, qk, nhiệt độ cuối tầm nén cấp hai (t4).
2.2.2.2 Kết quả tính toán:
Căn cứ vào kết quả nghiên các đặc tính nhiệt chu trình của hệ thống lạnh 2 cấp các nhà
khoa học đã nghiên cứu và rút ra được các bảng đánh giá sau đây (theo TL4) :
a>Thay thế cho R22 :
Bảng2.5
Môi chất
R404A
R407A
R407B
Thông số
Hệ số lạnh ε
Năng suất lạnh riêng q0

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

1,71 ÷ 2,63
Được
32 ÷ 37%

1,88 ÷ 2,97
Được
10÷ 13%

1,37 ÷ 2.84
Được

30 ÷ 35%

Trang: 19


Không tốt
Năng suất lạnh riêng thể 4 ÷ 4,8%
tích qv
Tốt
Công nén riêng l
9 ÷ 21%
Không tốt
Công suất nhiệt riêng qk 27÷ 33%
Không tốt
Nhiệt độ cuối quá trình 38,3 ÷ 39,40C
nén t4,0C
Tốt

Được
13÷ 20%
Không tốt
0,23 ÷ 7,2%
Tốt
4,3 ÷ 7,7%
Tốt
43,1 ÷ 46,70C
Tốt

Không tốt
9 ÷ 16%

Không tốt
13 ÷ 18%
Không tốt
26 ÷ 29,5%
Không tốt
39,8 ÷ 41,50C
Tốt

Lưu ý: Các đại lượng % là sai lệch tương đối so với R22
Kết luận: Qua bảng 2.5 ta có thể rút ra kết luận sau:
Có thể sử dụng R407A để thay thế R22 trong phạm vi nhiệt độ thấ, tuy nhiên đây chưa
phải là phương pháp tối ưu vì sai lệch tương tối cao đặc biệt là năng suất lạnh riêng thể tích
qv .Trong điều kiện cùng kích thước máy nén thì sử dụng R404A là thích hợp nhất.

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 20


b. Thay thế cho R502 :
Bảng 2.6
Môi chất
Thông số
Hệ số lạnh ε

R404A

1,7÷ 2,63
Được
Năng suất lạnh riêng q0

0,86÷ 3,69%
Tốt
Năng suất lạnh riêng thể 6÷ 9%
tích qv
Tốt
Công nén riêng l
14÷ 22%
Được
Công suất nhiệt riêng qk
8,3÷ 12,1%
Được

R407A

R407B

1,88÷ 2,97
Được
38,5÷ 39,5%
Không tốt
14÷ 21%
Không tốt
43,4÷ 44,4%
Không tốt
48,3÷ 49,,2%
Không tốt

1,37÷ 2.84
Được
5÷ 7%

Được
10÷ 17%
Không tốt
16,5÷ 17,3%
Được
14÷ 14,5%
Được

Nhiệt độ cuối quá trình 38,3÷ 39,40C 43,1÷ 46,70C
39,8÷ 41,50C
nén t4,0C
Tốt
Tốt
Tốt
+ Căn cứ vào bảng 2.2.22 ta có thể rút ra kết luận :
Có thể sử dụng R404A để thay thế cho R502 trong phạm vi nhiệt độ thấp các kết quả đánh
giá đều đạt yêu cầu và tốt
2.3. Kết luận : Qua kết quả tính toán và các bảng đánh giá ta có thể rút ra các cặp môi chất
phù hợp sau đây:
- Ở nhiệt độ cao và trung bình (may nén 1 cấp ):
Bảng 2.7
STT Frêôn cũ
Môi chất lạnh thay thế
1
R12
R134A (R404A)
2
R22
R407C (R134A)
3

R502
R404A (R407B)
- Ở phạm vi nhiệt độ thấp (máy nén 2 cấp ) :

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 21


Bảng 2.8
Trong thiết kế này tôi chọn R404A để sử dụng trong hệ thống lạnh tủ cấp đông IQF và kho
lạnh bảo quản. Sở dĩ chọn cùng một môi chất cho cả hai hệ thống là vì :
STT Frêôn cũ
Môi chất lạnh thay thế
1
R22
R407A (R404A)
2
R502
R404C
Để thuận tiện trong thiết kế các thiết bị, đặt biệt là thiết bị ngưng tụ.
Thuận tiện trong vận hành, mua, nạp môi chất,…
Môi chất R404A có sự trượt nhiệt độ trong quá trình ngưng tụ và bay hơi rất nhỏ nên
nguy cơ rò rỉ là không có, không giống như R407C.
Năng suất lạnh riêng thể tích lớn nên kích thước máy nén nhỏ, điều này cho phép chọn
máy nén dễ dàng (sử dụng các máy nén Freon đang có phổ biến trên thị trường ).
Và cuối cùng là R404a đã được thương mại hóa trên thị trường nên giá thành sẽ thích
hợp.

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 22


CHƯƠNG III

QUY TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN LẠNH HẢI SẢN
3.1

.Ý
nghĩa
của
việc
làm
lạnh
:
Năm 1975 nhà bác học Nga Lô mô nô xốp trong một luận án nổi tiếng “Bàn về nguyên
nhân nóng lạnh “ đã cho rằng “Quá trình sống và thối rữa được làm nhanh lên do nhiệt và
chậm đi do lạnh”.
Thật vậy do sự biến đổi của thực phẩm, điển hình là thuỷ sản tăng nhanh ở nhiệt độ
cao(40÷ 500C) cho đến hư hỏng, do hoạt hoá của men phân giải của bản thân thuỷ sản và vi
sinh vật làm hư hại hoàn toàn thuỷ sản, gây độc tính và mùi hôi thối.
Nhiệt độ thấp làm ức chế tốc độ của các phản ứng hoá sinh trong thuỷ sản, hiệt độ càng thấp
thì tốc độ phản ứng hoá sinh càng giảm, nhiệt độ thấp có khả năng kìm hãm sự phát triển
của vi sinh vật, do đó để ngăn ngừa vi khuẩn phát triển trên thuỷ sản, phải bảo quản ở nhiệt
độ thấp hơn –100C và để ngăn ngừa mốc thì phải thấp hơn –150C.
Làm lạnh có ưu điểm lớn trong ngành thuỷ sản vì :
Về bản chất : Phần lớn thuỷ sản thích ứng với phương pháp này và được bảo quản mau
lẹ hữu hiệu. Bản chất thuỷ sản rất mau hư hỏng, hơn nữa mang tính thời vụ, có những mùa
bội thu, làm lạnh sẽ giảm tối đa sự hao hụt về số lượng cũng như chất lượng của thuỷ sản.

Về kỹ thuật : Phương pháp này có khả năng giải quyết các thuỷ sản tại nơi đánh bắt,
ngoài ra có thể linh động sức sản xuất của các cơ sở chế biến .
Về kết quả : Bảo toàn được tối đa những thuộc tính tự nhiên của thuỷ sản, giữ gìn được
hương vị, phẩm chất của thuỷ sản lúc đầu.Tuy nhiên yêu cầu đối vơi nguyên liệu là :
Nguyên liệu phải tươi tốt ( ở giai đoạn tiết nhớt hoặc mới đánh bắt ), vì tế bào và tổ chức tế
bào vẫn giữ được tính chất tươi tốt, vi sinh vật không có hay nếu có cũng chỉ là lớp bề mặt
hay gian bào và bị ức chế vì nhiệt độ lạnh, nguyên liệu cần phải sạch sẽ trước khi ướp lạnh,
nguồn nhiễm bẩn là cơ hội cho vi sinh vật dễ phát triển phá huỷ nguyên liệu như : cát, bùn,
rong rêu, nhớt cá,… Cần được rửa sạch kể cả mang, nội tạng của cá, tôm,… thậm chí phải
loại bỏ nước trước khi làm lạnh, vì đó là nguồn phân tán vi sinh vật và men phân giải mạnh.
Ngoài ra sự biến đổi của thuỷ sản tươi sống diễn ra rất nhanh khiến chất liệu nguyên
liệu thuỷ sản giảm cấp dần, do đó phải làm lạnh tức khắc ngay khi thuỷ sản còn ở thời kỳ
tươi tốt. Tuy nhiên lớp bề mặt hạ nhiệt độ rồi mới hạ nhiệt độ dần sâu bên trong rồi phân
giải .Do đó ngoài việc làm lạnh nhanh chóng, nguyên liệu cần được đều khắp dưới dạng
những lớp mỏng .Tuỳ loại, muốn đạt được hiệu quả, chất lượng cao trong lớp thuỷ sản cần
phải :
+Rửa sạch nguyên liệu .
+Làm lạnh nguyên liệu tươi tốt, không nhiễm vi sinh vật.
+Làm lạnh ngay, phân bố lạnh đồng đều nguyên liệu dưới dạng lớp mỏng.
3.2 Quy trình công nghệ làm lạnh đông thuỷ sản (hải sản).
3.2.1 Chế biến các loại tôm đông lạnh .
Những công đoạn trong quá trình chế biến tôm đông lạnh như sau:
-Tiếp nhận, bảo quản, vận chuyển nhiên liệu : Một trong những khâu quan trọng then
chốt khiến sản phẩm có chất lượng cao là giữ được độ tươi của tôm nguyên liệu trước khi
đưa vào dây chuyền chế biến tôm, nếu giữ nhiệt đô của tôm càng thấp thì độ tươi của tôm
càng kéo dà.Tôm sau khi đánh được cần phải cho vào sọt tre, thùng gỗ, thùng nhựa hoặc
SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 23

thùng bằng kim loại không gỉ. Tuỳ theo mùa vụ, phương tiện vận chuyển và quyết định tỷ lệ
giữa đá và tôm .Đá phải được xoay nhỏ, càng mịn càng tốt và phải được trộn đều, cứ một
lớp đá tiếp một lớp tôm .
-Xử lý sơ chế nguyên liệu : Nguyên liệu sau khi tiếp nhận phải nhanh chóng đưa vào bể
rửa .Tôm sau khi rửa sạch được chuyển đến bể chứa gần dây chuyền chế biến. Trong quá
trình chứa tôm phải dùng nước đá để khống chế nhiệt độ trong bể, để nhiệt độ dao động từ
0÷ 10%.
-Tôm sau khi ra khỏi bể lạnh phải đưa vào phân loại ngay ,việc phân loại tôm có thể thực
hiện bằng máy hoặc bằng tay, nếu bằng tay thì phải khẩn trương.
-Vặt đầu tôm :tùy theo hợp đồng ký kết với khách hàng mà quyết định chế biến tôm ở
các dạng như tôm vặt đầu, tôm bóc vỏ, tôm nguyên con…
Đầu tôm chứa nhiều chất khiến cho tôm chóng ươn thối, vì vậy tôm vặt đầu bảo quản được
lâu hơn, chuyên chở hiệu quả hơn, việc vặt đầu tôm được tiến hành trong các phân xưởng có
cửa kín và máy điều hoà hoạt động để duy trì nhiệt độ từ 15÷ 200. Sau khi vặt đầu tôm con
nào bị vở nát không còn nguyên vẹn nên chọn ra để bóc vỏ và gân .
-Bóc vỏ và gân : Mặt hàng bóc vỏ gần thường áp dụng cho những loại tôm có độ tươi và
phẩm chất hơi kém so với tôm nhặt đầu .
-Luộc chín, nhuộm màu :Mặt hàng tôm luộc chín, nhuộm màu được sản xuất theo yêu
cầu của khách hàng .Sau khi nhập vào xưởng và phân loại theo kích thước, tôm được rửa
sạch và đem luộc trong dung dịch nước muối có pha màu, bột phẩm màu được pha lỏng
nước nóng ,nhiệt độ từ 500÷ 600C với nồng độ 2%.
Tôm sau khi luộc phải nhanh chóng xếp khuôn và cho vào ướp đông , trong trường hợp
ướp đông còn ứ đọng thì phải cho vào phòng lạnh (chờ đông) có nhiệt độ từ 0 0C÷ 20C để
bảo quản .Thời gian bảo quản trong phòng lạnh không quá 8h.
-Lạnh đông tôm : Dùng tủ lạnh đông tiếp xúc, sản phẩm được đặt trực tiếp giữa những
bản kim loại .Hoặc dùng tủ cấp đông gio, tủ cấp đông băng chuyền xoắn vô tận tủ cấp đông
tiếp xúc kiểu thùng quay, hoặc buồng (hầm) cấp đông. Nhiệt độ lạnh đông –35 0C(-400),
trong thời gian từ 4÷ 6h (tủ cấp đông tiếp xúc ) .Quá trình lạnh đông kết thúc khi hơn 80%
nước trong tôm biết thành và khối sản phẩm đạt nhiệt độ ≤ -120C

-Ra khuôn, vào hộp, đóng thùng để đưa vào kho trữ đông :Tôm đã được lạnh đông, làm
bóng xong cần tách ra khỏi khuôn để đóng vào túi nilon, hộp giấy và vào thùng .
-Trữ đông tôm : Sau khi bao gói và đóng thùng, dán nhãn hiệu cần nhanh chóng đưa
tôm vào kho bảo quản ở nhiệt độ –180C
3.2.2 Quy trình chế biến mực đông lạnh :
Đối với mực đầu tiên phải loại bỏ mang, sau đó dùng tay bóc vỏ ngoài :Tay trái giữ lấy
mực , ngón cái của tay phải móc vào vỏ để lột vỏ từ đuôi đến đầu tiếp đó là bóc bỏ ruột và
đầu ra ,chỉ lấy phần thân mềm
Sau khi xử lý xong, mực được ướp đá để đưa đến bàn phân loại .Cũng như tôm công
đoạn phân loại mực phải tuyển chọn những công nhân có kỹ thuật thành thạo về nghề
nghiệp .
Loại mực to phải dùng tay để cuộn gọn lại rồi đặt lên khay thép không rỉ hoặc khay
nhựa .Khi tất cả công việc chế biết hoàn tất, nếu chưa chạy đông được, sản phẩm phải cho
vào phòng bảo quản có nhiệt độ 00C ÷ 50C

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 24


Đối với mực có kích thước nhỏ cho phép xếp một hàng ngang rồi tiếp theo là một hàng
dọc ,sau khi xếp khuôn thì cho nước làm bóng, mực phải nhanh chóng cho vào phòng làm
lạnh đông
-Lạnh đông : cũng như tôm, mực đông lạnh khoảng 6h nhiệt độ –35 0C(-400). Sau khi đông
lạnh xong ,được ướp vào túi nilon hàn kín , cho vào thùng carton và nhanh chóng đưa vào
phòng trữ đông có nhiệt độ từ –180C ÷ 200C.
Thời gian thực hiện quy trình lạnh đông :
- Xử lý nguyên liệu: Không quá 1h
- Xếp khuôn : Không quá 30 phút
- Chờ chạy lạnh đông : Không quá 8h

- Lạnh đông nhanh : Không quá 5h
- Ra khuôn, bao gói: Không quá 1h
- Trữ đông sản phẩm : Không quá 6 tháng
3.2.3 Quy trình chế biến lạnh đông cá:
Nguyên liệu : Việc bảo quản để duy trì độ tươi của cá trước khi đưa vào dây chuyền chế
biến là khâu để có cá ướp đông với chất lượng cao .Thường người ta áp dụng nguyên tắc mổ
bụng loại bỏ nội trạng và rửa sạch trước khi cho vào ướp đá .Việc xác định phẩm chất của
các nguyên liệu dựa trên các tiêu chuẩn như hình dáng ,mũi miệng vây mang…Tuy nhiên
trong những trường hợp cần thiết người ta còn dựa vào kiểm định qua vác chỉ tiêu hoá học
- Xử lý cá : Tuỳ theo cách xử lý mà ta có các mặt hàng sau :
+ Cá nguyên con tự nhiên như mới đánh lên (không qua xử lý )
+ Cá nguyên con nhưng đã rút sạch cơ quan nội tạng ,đồng thời cắt xén những phần
như :vây, đuôi, vây lưng…
+ Cá đã mỗ xe, loại bỏ xương sống để lấy phần thịt lường ở hai bên lưng
+ Ướp đông cá :Việc ướp đông cá nhanh hay chậm còn tuỳ thuộc vào giống loài , khích
thước của cá và khả năng của máy lạnh ,yêu cầu nhiệt độ cuối quá trinh cấp đông là180C(nhiệt độ tôm )
Bao gói :Loại bao gói tuỳ thuộc sự thoả thuận giữa người mua và người bán ,thông
thường bao gói trong thùng carton có khối lượng từ 50 ÷ 100 pounds
Trữ đông :Cá sau khi chạy đông phải nhanh chóng bao gói và cho vào kho trữ đông
ngay,ở nhiệt độ từ-180C÷ -200C, trong thời gian tàng trữ phải vận hành sao cho nhiệt độ
trong kho lạnh không lên xuống nhiều quá ,không để các thùng sản phẩm trên cát hoặc sát
cạnh tường
3.2.4 Một số sơ đồ quy trình công nghệ lạnh đông cá, tôm,mực:

SVTH :ĐỖ TIẾN VŨ 99N2

Trang: 25