Giáo trình Kỹ thuật lạnh Nghề: Điện công nghiệp (Cao đẳng) CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa Vũng Tàu

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT
TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ

GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH
NGHỀ : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG NGHỀ
Ban hành kèm theo Quyết định số: 01/QĐ-CĐN ngày 04 tháng 01 năm 2016
của Hiệu trƣởng trƣờng Cao đẳng nghề tỉnh BR - VT

Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016

0


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

1


LỜI GIỚI THIỆU
Giáo trình “ Kỹ thuật lạnh” nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ
bản về thiết bị lạnh gia dụng. Tài liệu gồm 10 bài.
Yêu cầu đối với học sinh sau khi học xong module này học sinh phải lắp đặt
đƣợc máy lạnh và sữa chữa đƣợc những hƣ hỏng thông thƣờng của máy lạnh và
tủ lạnh gia dụng .
Giáo trình này là tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên chuyên nghành

Điện công nghiệp, điện dân dụng và điện lạnh.

Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 20 tháng 11 năm 2015
Tham gia biên soạn
1. Nguyễn Trọng Công
2. Võ Văn Giang

2

- Chủ biên


MỤC LỤC
TRANG
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH VÀ ĐIỀU HOÀ ...........
KHÔNG KHÍ ................................................................................................... 10
1.Cơ sở kỹ thuật lạnh. ....................................................................................... 10
1.1 Khái niệm chung. ....................................................................................... 10
1.1.1 Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật .............................. 10
1.1.2 Các phƣơng pháp làm lạnh nhân tạo ....................................................... 12
1.2. Các phƣơng pháp bảo quản lạnh. ............................................................... 15
1.2.1. Bảo quản lạnh bằng nƣớc đá: .................................................................. 15
1.2.2. Bảo quản lạnh bằng bay hơi chất lỏng. .................................................. 15
1.3. Giải pháp giữ mức chất lỏng không đổi trong bình bay hơi: ...................... 17
1.4. Môi chất lạnh và chất tải lạnh. ................................................................... 18
1.4.1. Môi chất lạnh. ......................................................................................... 18
1.4.2. Chất tải lạnh. .......................................................................................... 26
1.5. Các hệ thống lạnh thông dụng ................................................................... 28
1.5. 1 Hệ thống lạnh với một cấp nén ............................................................... 28
1.5. 1.1 Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản ..................................................................... 28

1.5.2. Sơ đồ 2 cấp nén có làm mát trung gian .................................................. 29
1.6. Máy nén lạnh ............................................................................................. 33
1.6.1. Vai trò của máy nén lạnh ........................................................................ 33
1.6.2. Phân loại máy nén lạnh .......................................................................... 34
1.7. Các thiết bị khác của hệ thống lạnh. ......................................................... 34
1.7.1. Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu. ......................................................... 34
1.7.1.1 Thiết bị ngƣng tụ. ................................................................................. 34
1.7.1.2. Thiết bị tiết lƣu (giảm áp) .................................................................... 35
1.7.2. Thiết bị phụ, dụng cụ và đƣờng ống của hệ thống lạnh .......................... 38
1.7.2.1. Thiết bị phụ của hệ thống lạnh ............................................................. 38
1.7.2.2. Dụng cụ của hệ thống lạnh................................................................... 41
1.7.2.3. Đƣờng ống của hệ thống lạnh .............................................................. 43
3


2. Cơ sở kỹ thuật điều hòa không khí ............................................................... 43
2.1. Không khí ẩm. ........................................................................................... 43
2.1.1. Thành phần của không khí ẩm ................................................................ 43
2.1.2. Phân loại không khí ẩm: ......................................................................... 43
2.1.3. Một số quá trình của không khí ẩm khi ĐHKK ...................................... 44
2.2 Khái niệm về điều hòa không khí ............................................................... 44
2.2.1 Khái niệm về thông gió và ĐHKK ........................................................... 44
2.2.1.1 Thông gió là gì? .................................................................................... 44
2.2.1.2 Khái niệm về ĐHKK ............................................................................ 45
2.2.1.3. Khái niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiết của công trình ................ 45
2.2.2. Các hệ thống ĐHKK.............................................................................. 45
2.2.2.1 Các khâu của hệ thống ĐHKK .............................................................. 45
2.2.2.2 Phân loại hệ thống ĐHKK .................................................................... 46
2.2.3. Các phƣơng pháp và thiết bị xử lý không khí.......................................... 47
2.2.3.1. Làm lạnh không khí ............................................................................. 47

2.2.3.3 Khử ẩm ................................................................................................. 49
2.2.3.4 Tăng ẩm................................................................................................ 49
2.2.3.5. Lọc bụi và tiêu âm ............................................................................... 50
BÀI 2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỦ LẠNH GIA ĐÌNH ... 52
1. Cấu tạo . ....................................................................................................... 52
1.1 Máy nén ..................................................................................................... 53
1.2 Dàn ngƣng và dàn bay hơi .......................................................................... 55
1.3. Thiết bị tiết lƣu. ......................................................................................... 56
1.4 Phin sấy lọc: ............................................................................................... 57
2. Nguyên lý làm việc....................................................................................... 57
2.1. Sơ đồ nguyên lý tủ lạnh trực tiếp ............................................................... 57
2.2 Sơ đồ nguyên lý tủ lạnh gián tiếp ................................................................ 58
BÀI 3: THIẾT BỊ ĐIỆN, BẢO VỆ TRONG TỦ LẠNH .................................. 60
1. Động cơ máy nén. ........................................................................................ 60
1.1 Xác định cực tính động cơ máy nén. ........................................................... 60
4


1.2. Giới thiệu sơ đồ khởi động động cơ tủ lạnh đơn giản ................................ 61
2. Rơ le bảo vệ block ....................................................................................... 61
1.3. Chạy thử động cơ ...................................................................................... 62
3. Rơ le khởi động ............................................................................................ 66
3.1. Rơle khởi động kiểu dòng điện .................................................................. 66
3.2. Rơle khởi động PTC. ................................................................................. 68
3.3. Tụ điện ...................................................................................................... 69
4. Rơle khống chế nhiệt độ (thermostat) .......................................................... 70
5. Hệ thống xả đá ............................................................................................. 71
6. Rơ le thời gian: ............................................................................................. 71
6.1 Timer loại 1: ............................................................................................... 71
6.2 Timer loại 2: ............................................................................................... 72

7. Các thiết bị điện khác: .................................................................................. 72
BÀI 4: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN TỦ LẠNH ......................................................... 74
1. Sơ đồ nguyên lý của mạch điện tủ lạnh..........................................................74
1.1 Mạch điện tủ lạnh trực tiếp ......................................................................... 74
1.2. Mạch điện tủ lạnh gián tiếp: ..................................................................... 76
2. Lắp đặt mạch điện: ....................................................................................... 76
3. Vận hành tủ lạnh. ......................................................................................... 78
3.1 Các thông số kỹ thuật chính. ....................................................................... 78
3.2. Đặc trƣng công suất động cơ và dung tích tủ ............................................. 79
3.3. Chỉ tiêu nhiệt độ: ....................................................................................... 79
3.4. Chỉ tiêu tiêu thụ điện ................................................................................. 80
4. Bảo dƣỡng tủ lạnh: ...................................................................................... 81
BÀI 5: KỸ THUẬT HÀN ỐNG ĐỒNG........................................................... 83
1. Sử dụng máy hàn gió đá. .............................................................................. 83
2. Gia công đƣợc ống đồng............................................................................... 83
2.1. Dụng cụ cắt ồng......................................................................................... 83
2.1.1. Sử dụng .................................................................................................. 84
2.1.2. Yêu cầu .................................................................................................. 84
5


2.2. Dụng cụ loe ống ....................................................................................... 84
2.2.1. Cấu tạo ................................................................................................... 84
2.2.2. Sử dụng .................................................................................................. 85
2.2.3. Yêu cầu .................................................................................................. 85
3. Hàn ống. ....................................................................................................... 86
4. Kiểm tra mối hàn .......................................................................................... 87
BÀI 6: NẠP GAS TỦ LẠNH ........................................................................... 89
1.Thử kín hệ thống. .......................................................................................... 89
2. Hút chân không hệ thống: ............................................................................. 90

3. Nạp gas cho hệ thống ................................................................................... 91
3.1. Sơ đồ thực hiện.......................................................................................... 91
3.2. Các bƣớc thực hiện qui trình nạp gas ......................................................... 91
3.3. Các sai phạm, nguyên nhân và cách khắc phục khi nạp gas ....................... 91
4. Chạy thử. ...................................................................................................... 95
5. Kiểm tra tình trạng làm việc của tủ lạnh: ...................................................... 97
5.1. Dấu hiệu làm việc bình thƣờng của tủ lạnh: ............................................... 97
5.2. Kiểm tra áp suất làm việc của tủ: ............................................................... 97
5.3. Xác định dòng định mức động cơ máy nén: ............................................... 97
5.4. Kiểm tra lƣợng gas nạp: ............................................................................ 97
6. Những hƣ hỏng thông thƣờng và cách sữa chữa ........................................... 97
6.1. Những hƣ hỏng khi động cơ máy nén vẫn hoạt động ................................. 97
6.1.1. Độ lạnh kém……………………………………………………………98
6.1.2. Máy vẫn làm việc nhƣng không bình thƣờng. ......................................... 99
6.1.3. Những hƣ hỏng do động cơ máy nén không hoạt động: ........................ 100
6.2. Những hƣ hỏng khác ............................................................................... 101
BÀI 7: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY ĐIỀU HOÀ ...... 104
KHÔNG KHÍ ................................................................................................ 104
1. Cấu tạo máy điều hoà không khí................................................................. 104
1.1. Máy điều hòa cửa sổ. ............................................................................... 104
1.2. Máy điều hòa 2 cục ................................................................................. 104
6


2. Nguyên lý làm việc máy điều hoà không khí. ............................................. 107
BÀI 8: NẠP GAS MÁY ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ ...................................... 111
1. Thử kín hệ thống ....................................................................................... 111
2. Các bƣớc nạp gas ..................................................................................... 1113
BÀI 9: LẮP ĐẶT MÁY ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ ...................................... 114
1. Lắp đặt máy điều hoà nhiệt độ cửa sổ ......................................................... 114

2. Lắp đặt máy điều hòa 2 cục ........................................................................ 116
2.1. Đọc bản vẽ thi công ................................................................................. 116
2.2. Lắp đặt dàn lạnh ...................................................................................... 123
2. 3. Lắp đặt dàn nóng .................................................................................... 123
2.4. Lắp đặt đƣờng ống và đấu dây tín hiệu .................................................... 123
3. Hƣớng dẫn sử dụng điều khiển ................................................................... 124
BÀI 10: BẢO DƢỠNG MÁY ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ ............................. 128
1. Sử dụng thiết bị an toàn .............................................................................. 128
2. Kiểm tra hệ thống lạnh. .............................................................................. 129
3. Làm sạch thiết bị trao đổi nhiệt. ................................................................. 129
3.1. Tháo vỏ máy:........................................................................................... 129
3.2. Vệ sinh thiết bị trao đổi nhiệt: ................................................................. 129
4. Quan sát kiểm tra........................................................................................ 129
5. Làm sạch hệ thống lƣới lọc......................................................................... 129
6. Bảo dƣỡng quạt .......................................................................................... 129
7. Kiểm tra lƣợng gas trong máy .................................................................... 129
8. Bảo dƣỡng hệ thống điện ............................................................................ 131
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 134

7


MÔ ĐUN: KỸ THUẬT LẠNH
Mã mô đun: 27
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:
- Vị trí : Mô-đun này học sau các MÔ ĐUN cơ sở và chuyên ngành của nghề
điện công nghiệp
- Tính chất : Là mô đun kĩ thuật chuyên nghành, thuộc mô đun đào tạo nghề tự
chọn.
Mục tiêu của mô đun:

Sau khi hoàn tất mô-đun này, học viên có năng lực:
- Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống máy lạnh.
- Sửa chữa, bảo dƣỡng đƣợc máy lạnh dân dụng.
- Sửa chữa, bảo dƣỡng đƣợc máy điều hoà không khí cục bộ.
- Lắp đặt đƣợc hệ thống điều hoà cục bộ đúng quy trình kỹ thuật đảm bảo an
toàn.
- Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác, sáng tạo và khoa học.
Nội dung của mô đun:
Số
TT

Tên các bài trong mô đun

Thời

Hình thức

gian

giảng dạy

1

Tổng quan về hệ thống lạnh và điều hoà không khí

5

Lý Thuyết

2

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động tủ lạnh gia đình

5

Lý Thuyết

3

Thiết bị điện, bảo vệ trong tủ lạnh.

15

Tích hợp

4

Sơ đồ mạch điện tủ lạnh.

15

Tích hợp

Kiểm tra (bài 1-4)

2

Tích hợp

Kỹ thuật hàn ống đồng

10

Tích hợp

Kiểm tra bài 5

2

Tích hợp

5

8


6

7

Nạp gas tủ lạnh.

20

Tích hợp

Kiểm tra bài 6

2

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động máy điều hoà

5

Lý Thuyết

không khí.
8

Nạp gas máy điều hoà không khí.

10

Tích hợp

9

Lắp đặt máy điều hoà không khí.

15

Tích hợp

10

Bảo dƣỡng máy điều hoà không khí

10

Tích hợp

Kiểm tra (bài 7-10)

4

Tích hợp

Cộng:

120

Cụ thể nhƣ sau:

9


BÀI 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LẠNH VÀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
Giới thiệu:
Hệ thống lạnh và điều hòa không khí không thể thiếu đƣợc trong cuộc sống
ngày nay. Đặc biệt trong cuộc sống ở thành thị và trong bảo quản thực phẩm.
Bài 1 giới thiểu tổng quang về hệ thống lạnh và điều hòa không khí..
Mục tiêu:
- Biết đƣợc khái niệm về máy và hệ thống lạnh và điều hòa không khí .
- Biết đƣợc nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh và điều hòa không khí thông
dụng.
- Nhận dạng đƣợc các loại máy và thiết bị chính của hệ thống máy lạnh và điều
hòa không khí trong thực tế.
- Rèn luyện đức tính cẩn thận , tỉ mỉ, chính xác , sáng tạo và khoa học.
Nội dung:

1.Cơ sở kỹ thuật lạnh.
1.1 Khái niệm chung.
1.1.1 Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật
 Ứng dụng lạnh trong bảo quản thực phẩm
Theo thống kê thì khỏang 80% công suất lạnh đƣợc sử dụng trong công nghệ
bảo quản thực phẩm. Đây là lãnh vực quan trọng nhất của kỹ thuật lạnh, nhằm
đảm bảo cho các thực phẩm: rau, quả, thịt, cá, sữa, …không bị phân hủy (thối
rữa) do vi khuẩn gây ra. Đặc biệt những nƣớc có thời tiết nóng và ẩm nhƣ nƣớc
ta thì quá trình phân hủy (thối rữa) sẽ diễn ra càng nhanh. Vì thế việc áp dụng kỹ
thuật lạnh vào việc bảo quản thực phẩm là hết sức cần thiết
Các kho lạnh bảo quản, kho lạnh chế biến phân phối, các máy lạnh thƣơng
nghiệp đến tủ lạnh gia đình; các nhà máy sản xuất nƣớc đá, máy lạnh lắp trên tàu

10


thủy hay phƣơng tiện vận tải không còn xa lạ; kể cả ngành công nghiệp rƣợu
bia, bánh kẹo, nƣớc uống, sữa..
 Ứng dụng lạnh trong công nghiệp
Hóa lỏng không khí bao gồm các chất khí là sản phẩm của công nghiệp hóa
học nhƣ: clo, amoniac, cacbonic, các loại khí đốt, các loại khí sinh học…
Oxi, Nitơ đƣợc sử dụng nhiều nhƣ hàn, cắt kim loại
Các loại khí trơ He, Ar, Xe… đƣợc sử dụng trong nghiên cứu vật lý, sản xuất
bóng đèn
 Ứng dụng lạnh trong nông nghiệp
Nhằm bảo quản giống, lai tạo giống, điều hoà khí hậu cho các trại chăn nuôi
trồng trọt, bảo quản và chế biến cá, nông sản thực phẩm.
Hóa lỏng không khí thu nitơ sản xuất phân đạm
 Ứng dụng lạnh trong điều tiết không khí
Ngày nay ngƣời ta không thể tách rời kỹ thuật điều tiết không khí với các

ngành cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật phim ảnh, quang học…
Để đảm bảo chất lƣợng cao của sản phẩm cần có những yêu cầu nghiêm ngặt
về điều kiện và thông số của không khí nhƣ: nhiệt độ, độ ẩm, độ chứa bụi…
 Ứng dụng lạnh trong y tế
Trong y tế ngƣời ta ứng dụng lạnh để bảo quản thuốc và các phẩm vật y tế…
kỹ thuật lạnh đƣợc sử dụng trong y tế ngày càng nhiều và càng đem lại những
hiệu quả hết sức to lớn. Phần lớn những loại thuốc quí, hiếm đều cần đƣợc bảo
quản lạnh ở nhiệt độ thích hợp: nhƣ các loại vacxine, kháng sinh, gây mê….
 Ứng dụng lạnh trong thể dục thể thao
Nhờ có kỹ thuật lạnh mà ngƣời ta có thể tạo ra sân trƣợt băng, đƣờng đua
trƣợt băng và trƣợt tuyết nhân tạo cho các vận động viên luyện tập hoặc cho các
đại hội thể thao ngay cả khi nhiệt độ không khí còn rất cao, hoặc có thể để sƣởi
ấm bể bơi.
 Ứng dụng lạnh trong đời sống

11


Sản xuất nƣớc đá và dùng nƣớc đá cho việc trữ lạnh khi vận chuyển, bảo quản
nông sản, thực phẩm, cho chế biến thuỷ sản và cho sinh hoạt của con ngƣời,
nhất là ở các vùng nhiệt đới để làm mát và giải khát.
 Một số ứng dụng khác
Trong ngành hàng không, vũ trụ hay quốc phòng, máy bay hoặc tàu vũ trụ
phải làm việc trong những điều kiện khác nhau. Nhiệt độ có khi tăng lên hành
ngàn độ nhƣng cũng có lúc hạ xuống dƣới -1000C. Oxy và hydro lỏng là nhiên
liệu cho tàu vũ trụ
1.1.2 Các phƣơng pháp làm lạnh nhân tạo
 Phương pháp bay hơi khuếch tán
Một thí dụ điển hình của bay hơi khuếch tán là nƣớc bay hơi vào không khí
t1 - nhiệt độ khô

t2 - nhiệt độ ƣớt
ts - nhiệt độ đọng sƣơng

Hình 1.1: Đồ thị h-x của không khí ẩm
Điểm 1 là trạng thái ban đầu của không khí. Khi phun nƣớc liên tục vào
không khí khô, nƣớc sẽ bay hơi khuếch tán vào không khí và trạng thái không
khí sẽ biến đổi theo đƣờng đẳng enthalpy h = const, độ ẩm tăng từ φ 1 đến φmax =
100%. Bằng cách này ta đã thực hiện quá trình làm lạnh không khí từ t 1 giảm
xuống t2
 Phương pháp hòa trộn lạnh

12


Cách đây 2000 năm, ngƣời Trung Quốc và Ấn Độ đã biết làm lạnh bằng cách
hòa trộn muối và nƣớc.
Ví dụ : Nếu hòa trộn 31g NaNO3 và 31g NH4Cl với 100g nƣớc (100C) thì hỗn
hợp sẽ giảm đến -120C. Hay hòa trộn 200g CaCl2 với 100g nƣớc đá vụn, nhiệt
độ sẽ giảm từ 00C xuống -420C…
Ngày nay ngƣời ta vẫn sử dụng nƣớc đá muối để ƣớp cá mới đánh bắt khi cần
bảo quản cá ở nhiệt độ dƣới 00C
 Phương pháp dãn nở khí có sinh ngoại công
Đây là phƣơng pháp làm lạnh nhân tạo quan trọng. Các máy lạnh làm việc
theo nguyên lý dãn nở khí có sinh ngoại công gọi là máy lạnh nén khí có máy
dãn nở. Phạm vi ứng dụng rất rộng lớn từ máy điều tiết không khí cho đến các
máy sử dụng trong kĩ thuật cryô để sản xuất nitơ, oxi lỏng, hóa lỏng không khí,
Nguyên lý làm việc:

Hình 1.2: Máy điều hòa không khí bay hơi nước
a) Sơ đồ thiết bị ; b) Chu trình lạnh biểu diễn trên đồ thị T-s

Máy lạnh nén khí gồm 4 thiết bị chính : máy nén, bình làm mát, máy dãn nở
và buồng lạnh. Môi chất lạnh là không khí hoặc một chất khí bất kỳ, không biến
đổi pha trong chu trình. Không khí đƣợc nén đoạn nhiệt s1 = const từ trạng thái 1
đến trạng thái 2. Ở bình làm mát, không khí thải nhiệt cho môi trƣờng ở áp suất
không đổi đến trạng thái 3, sau đó đƣợc dãn nở đoạn nhiệt s 3 = const xuống trạng
thái 4 có nhiệt độ thấp và áp suất thấp. Trong phòng lạnh không khí thu nhiệt
của môi trƣờng ở áp suất không đổi và nóng dần lên điểm 1, khép kín vòng tuần

13


hoàn. Nhƣ vậy chu trình máy lạnh nén khí gồm 2 quá trình nén và dãn nở đoạn
nhiệt với 2 quá trình thu và thải nhiệt đẳng áp nhƣng không đẳng nhiệt.
 Phương pháp tiết lưu không sinh ngoại công
Quá trình tiết lƣu là quá trình giảm áp suất do ma sát mà không sinh ngoại
công khi môi chất chuyển động qua những chỗ có trở lực cục bộ đột ngột.
Ví dụ : môi chất chuyển động qua nghẽn van tiết lƣu

Hình 1.3: Tiết lưu không sinh ngoại công của một dòng môi chất
 Hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng Peltier
Hiệu ứng nhiệt điện hay hiệu ứng Peltier: Khi có dòng điện chạy qua một
vòng dây dẫn kín gồm 2 kim loại khác nhau đƣợc nối với nhau thì một đầu nối
toả nhiệt còn đầu kia hấp thụ nhiệt.
Sử dụng hấp thụ nhiệt của một đầu nối ở nhiệt độ thấp để lấy nhiệt của vật cần
làm lạnh là nguyên lý của chu trình máy lạnh điện - nhiệt.
 Tan chảy hoặc thăng hoa vật rắn
Hoá lỏng hoặc thăng hoa vật rắn để làm lạnh là phƣơng pháp chuyển pha của
các chất nhƣ nƣớc đá và đá khô.
Nƣớc đá tan ở 00C thu một nhiệt lƣợng 333 kJ/kg.
Đá khô là CO2 ở thể rắn khi chuyển từ dạng rắn qua dạng hơi thu 1 nhiệt

lƣợng 572,2 kJ/kg (-78,5 0C).
 Bay hơi chất lỏng
Quá trình bay hơi chất lỏng bao giờ cũng gắn liền với quá trình thu nhiệt.
Nhiệt lƣợng cần thiết để bay hơi 1 kg chất lỏng gọi là nhiệt ẩn bay hơi r.`
Ví dụ: Khi tắm xong đứng trƣớc quạt ta thấy mát lạnh vì nƣớc bay hơi trên bề
mặt da thu nhiệt của cơ thể tạo cảm giác mát lạnh.
Chất lỏng bay hơi đóng vai trò là môi chất lạnh và chất tải lạnh quan trọng
trong kỹ thuật lạnh. Các môi chất lỏng cho máy lạnh nén hơi, hấp thụ và ejectơ
14


là amoniac, nƣớc, các freon đều thực hiện quá trình thu nhiệt ở môi trƣờng lạnh
bằng quá trình bay hơi ở áp suất thấp và nhiệt độ thấp, và thải nhiệt ra môi
trƣờng bằng quá trình ngƣng tụ ở áp suất cao và nhiệt độ cao.
1.2. Các phƣơng pháp bảo quản lạnh.
1.2.1. Bảo quản lạnh bằng nƣớc đá:
Với một vỏ cách nhiệt đơn giản, đặt vào trong một cục nƣớc đá, ta đã tạo
đƣợc một buồng lạnh đơn giản có nhiệt độ thấp hơn môi trƣờng. (hình 1.1)
1
00C
2

4
0

5C

3

Hình 1.4. Tủ lạnh làm bằng nước đá

1- cục nƣớc đá; 2- vỏ cách nhiệt; 3- ống dẫn nƣớc thải; 4- tủ lạnh
Nƣớc đá tan ở 00C, mỗi kg thu lƣợng nhiệt là 80 kcal. Đá khô (CO 2 ở thể rắn)
nhiệt độ thăng hoa đạt đến - 78,90C và theo lý thuyết có thể hạ nhiệt độ trong tủ
bảo quản xuống gần đến - 780C. Năng suất lạnh của một kg đá khô khi thăng
hoa là 572 kJ (136 kcal), khi tăng đến nhiệt độ 00C, nó thu thêm một nhiệt lƣợng
là 55kJ (14 kcal).
1.2.2. Bảo quản lạnh bằng bay hơi chất lỏng.
Chất lỏng bay hơi luôn luôn gắn liền với sự thu nhiệt. Một kg nƣớc ở 100 0C
chuyển từ dạng lỏng sang dạng hơi thu một nhiệt lƣợng là 539 kcal.
Dƣới áp suất khí quyền freôn R12 có nhiệt độ sôi là - 29,80C, freôn R22 có
nhiệt độ sôi là - 40,90C và amôniắc có nhiệt độ sôi là - 33,40C, nitơ lỏng có nhiệt
độ sôi - 1960C. Những chất lỏng trên bắn vào ngƣời, có thể gây bỏng lạnh.
Butan (C4H10) có nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển là - 0,40C.

15


3
1
0,1032
MPa
29,80C

2
0

(- 25 C)

Hình 1.5. Tủ lạnh làm bằng môi chất lỏng freôn R12
1- Lỏng R12 sôi ở áp suất khí quyển; 2- bình bay hơi; 3- ống thông hơi

Thay thế cục nƣớc đá ở hình 1 bằng một bình chứa đầy chất lỏng R12, và cho
bay hơi vào khí quyển ta sẽ có một tủ làm lạnh bằng môi chất lỏng R12 bay hơi.
Nhiệt độ sôi đạt - 29,80C. (hình 1.5)
Nếu lắp một van trên đƣờng thông hơi để có thể khống chế một áp suất nào
đó trong bình bay hơi ta có thể tạo đƣợc nhiệt độ lạnh theo ý muốn, ví dụ, duy trì
áp suất P = 0,3086MPa ứng với nhiệt độ bay hơi 00C và nếu dùng một máy hút
chân không duy trì áp suất ở 0,0087MPa, nhiệt độ tƣơng ứng sẽ là - 750C (hình
1.6 và hình 1.7)

1
2
0,3086
MPa
0
0C

4

3
0

(5 C)

5

Hình 1.6. Tủ lạnh làm bằng môi chất R12 bay hơi ở áp suấtcao
0,3086MPa (3,1at) và nhiệt độ cao 00C
1- van khống chế áp suất; 2- hơi môi chất; 3- lỏng môi chất;
4- bình bay hơi; 5- buồng cách nhiệt; 6- Máy hút chân không

16


8,79KPa
0

-75 C

6

Hình 1.7. Tủ lạnh làm bằng R12 bay hơi ở áp suất chân không
cao 8,79KPa (0,085at) và nhiệt độ thấp -750C
1.3. Giải pháp giữ mức chất lỏng không đổi trong bình bay hơi:
Để giữ nhiệt độ không đổi trong tủ, cần phải duy trì mức chất lỏng không đổi
trong bình bay hơi. Hình 1.8 biểu diễn một phƣơng pháp giữ mức chất lỏng
không đổi bằng van phao. Cấp lỏng cho dàn bay hơi từ một bình chứa môi chất
lỏng.
Máy hút chân không 6 (hình 1.7) dùng để duy trì áp suất không đổi trong bình
bay hơi.
1

2

3
4

5

Hình 1.8. Giữ mức chất lỏng không đổi trong bình bay hơi
1- phao; 2- bình chứa môi chất lỏng có áp suất cao;

3- van phao; 4- bình bay hơi; 5 bơm hơi (bơm chân không)

17


Van tiết lƣu nhiệt lắp ở dàn bay hơi có chức năng giống nhƣ van phao ở bình
bay hơi. Nhờ có bộ phận cảm nhiệt gắn ở cuối dàn và bộ phận điều chỉnh tự
động mà môi chất lỏng phun vào vừa đủ để trong các ống xoắn đều có hỗn hợp
cả hơi và lỏng. Riêng đoạn ống cuối cùng chỉ có hơi.
2

5
1
3

4

Hình 1.9. Dàn bay hơi ống xoắn với phương pháp cấp
lỏng nhờ van tiết lưu nhiệt
1- van tiết lƣu nhiệt; 2- bình chứa môi chất lỏng có áp suất cao; 3- hỗn hợp
hơi và lỏng có áp suất thấp; 4- bơm hơi; 5- hơi có áp suất thấp.
1.4. Môi chất lạnh và chất tải lạnh.
1.4.1. Môi chất lạnh.
1.4.1.1. Định nghĩa:
Môi chất lạnh (còn gọi là tác nhân lạnh hay gas lạnh) là chất môi giới sử dụng
trong chu trình nhiệt động ngƣợc chiều để thu nhiệt của môi trƣờng có nhiệt độ
thấp và thải nhiệt ra môi trƣờng có nhiệt độ cao hơn. Môi chất tuần hoàn đƣợc
trong hệ thống lạnh nhờ quá trình nén.
1.4.1.2. Yêu cầu đối với môi chất lạnh
 Tính chất hoá học:

18


- Môi chất cần bền vững về mặt hoá học trong phạm vi áp suất và nhiệt độ làm
việc, không đƣợc phân huỷ, không đƣợc polyme hoá
- Môi chất phải trơ, không ăn mòn các vật liệu chể tạo máy, dầu bôi trơn, oxi
hoá trong không khí và hơi ẩm.
- An toàn, không dễ cháy và dễ nổ.
 Tính chất lí học:
- Áp suất ngƣng tụ không đƣợc quá cao, nếu áp suất ngƣng tụ quá cao, độ bền
chi tiết yêu cầu lớn, vách thiết bị dầy, dể rò rỉ môi chất.
- Áp suất bay hơi không đƣợc quá nhỏ, phải lớn hơn áp suất khí quyển để hệ
thống không bị chân không, dễ rò lọt không khí vào hệ thống.
- Nhiệt độ đông đặc phải thấp hơn nhiệt độ bay hơi nhiều, và nhiệt độ tới hạn
phải cao hơn nhiệt độ ngƣng tụ nhiều.
- Nhiệt ẩn hoá hơi và nhiệt dung riêng của môi chất lỏng càng lớn càng tốt, tuy
nhiên chúng không đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá chất lƣợng môi
chất lỏng. Nhiệt ẩm hoá hơi càng lớn, lƣợng môi chất tuần hoàn trong hệ thống
càng nhỏ năng suất lạnh riêng khối lƣợng càng lớn.
- Năng suất lạnh riêng thể tích càng lớn càng tốt, máy nén và các thiết bị sẽ gọn
nhẹ.
- Độ nhớt động càng nhỏ càng tốt, để giảm tổn thất áp suất trên đƣờng ống và
các cửa van.
- Hệ số dẫn nhiệt .., toả nhiệt càng lớn càng tốt, vì thiết bị trao đổi nhiệt gọn
hơn.
- Môi chất hoà tan dầu hoàn toàn có ƣu điểm hơn so với loại môi chất không
hoà tan hoặc hoà tan dầu hạn chế, vì quá trình bôi trơn tốt hơn thiết bị trao đổi
nhiệt không bị một lớp trở nhiệt do dầu bao phủ, tuy cũng có nhƣợc điểm làm
tăng nhiệt độ bay hơi, làm giảm độ nhớt của dầu.

- Khả năng hoà tan nƣớc của môi chất càng lớn càng tốt để tránh tắc ẩm cho bộ
phận tiết lƣu.
- Không đƣợc dẫn điện để có thể sử đụng cho máy nén kín và nửa kín.
 Tính chất sinh lí:
19


- Không đƣợc độc hại, không gây phản ứng với cơ quan hô hấp, không tạo các
khí độc khi tiếp xúc với lửa hàn và vật liệu chế tạo máy.
- Phải có mùi đặc biệt để dễ dàng phát hiện khi bị rò rỉ. Có thể pha thêm chất có
mùi vào môi chất lạnh nếu chất đó không ảnh hƣởng đến chu trình máy lạnh.
- Môi chất không đƣợc ảnh hƣởng xấu đến chất lƣợng các sản phẩm bảo quản.
 Tính kinh tế:
- Giá thành phải hạ tuy độ tinh khiết phải đạt yêu cầu.
- Dễ kiếm, nghĩa là môi chất đƣợc sản xuất công nghiệp, vận chuyển, bảo quản
dễ dàng.
Lƣu ý: Không có môi chất lạnh lí tƣởng đáp ứng đầy đủ yêu cầu đã nêu.
1.4.1.3. Ký hiệu các môi chất lạnh
 Các Freôn
Ký hiệu của các môi chất lạnh thƣờng đƣợc ký hiệu bằng chữ R (Tiếng Anh:
Refrigerant là môi chất lạnh), sau đó là 3 chữ số Ví dụ R113
R - Chữ đầu tiên của Refrigerant
1- Số lƣợng nguyên tử Cacbon - 1
2- Số lƣợng nguyên tử Hyđrô + 1
3- Số lƣợng nguyên tử Flo trong phân tử.
Nếu có thêm thành phần Brôm thì sau các chữ số có thêm ký hiệu B (Brôm)
và số lƣợng nguyên tử brôm nhƣ B2, B3 ...
- Nếu chữ số đầu tiên (Nguyên tử cacbon -1) = 0 thì không cần viết. Đó là
trƣờng hợp dẫn xuất của Mêtan (R11, R12, R13, R14).
- Các izome (Các chất đồng phân) có thêm chữ a, b để phân biệt.

- Quy tắc ký hiệu mở rộng đến Prôpan (C3H8), R290, tiếp theo butan (C4H10) là
R600.
- Các Ôlêphin có thêm số 1 trƣớc 3 chữ số ví dụ (C 3F6) có ký hiệu là R1216.
- Các hợp chất cấu trúc vòng thêm chữ C lên trƣớc ví dụ (C4F8) có ký hiệu là
RC318.
- Các hỗn hợp đồng sôi đƣợc quy đinh thứ tự từ R500, R501, R502 ... bắt đầu
bằng số 5 đối với từng hỗn hợp cụ thể.
20


 Các môi chất vô cơ
Vì công thức hoá học của môi chất vô cơ đơn giản nên ít khi sử dụng ký hiệu.
Tuy nhiên có một số nƣớc quy định ký hiệu cho các môi chất vô cơ nhƣ sau: Bắt
đầu bằng chữ R sau đó đến số 7 chỉ môi chất vô cơ. Sau số 7 là 2 chữ số ghi
phân tử lƣợng làm tròn của chất đó
Ví dụ : R717 là NH3 và R718 là H2O, R719 là không khí. Các chất có cùng
phân tử lƣợng phải có dấu hiệu phân biệt nhƣ R744 là CO 2 còn R744A là N20 ...
 Các môi chất lạnh thƣờng dùng.
Các môi chất lạnh đƣợc ứng dụng vào thời kì đầu là C 4H10O và C2H6O dễ nổ
và dễ cháy đã kìm hãm sự phát triển kĩ thuật lạnh một thời gian quá dài.
Mãi đến năm 1874, Pictet (Pháp) sử dụng SO2 và Linde (Đức) sử dụng NH3 cho
máy lạnh nén hơi, đã đƣa kỹ thuật lạnh đến một bƣớc phát triển nhanh chóng
mới.
Từ năm 1920 các môi chất Etylen, Prôpan, Izobutan và clomêtan đƣợc nghiên
cứu ứng dụng sau đó đến Hyđrô cacbon gốc Halôgen trong đó các nguyên tử
Hyđrô đƣợc thay thế một phần hoặc toàn phần bằng các nguyên tử Flo, clo và
brôm. Khí freôn R12 (CCL2F2) chiếm đƣợc vị trí xứng đáng trong kỹ thuật lạnh
năm 1930 thì các nƣớc lần lƣợt cấm sử dụng các môi chất dễ cháy nhƣ
cloruamêtan (CH3Cl)Sunfua đioxit SO2 ... Việc ứng dụng R12 và R22 đánh dấu
một bƣớc phát triển quan trọng của các loại máy lạnh nhỏ nhƣ tủ lạnh gia đình

và thƣơng nghiệp, máy điều hoà nhiệt độ R12 và R22 có tính chất không độc,
không cháy không gây nổ, nên đƣợc gọi là môi chất lạnh an toàn.
- R12.
Môi chất lạnh R12 có công thức hoá học CCl2F2, là một chất khí không màu,
có mùi thơm rất nhẹ, nặng hơn không khí khoảng 4 lần,ở thể lỏng nặng hơn
nƣớc khoảng 1,3 lần. R12 sôi ở áp suất khí quyển ở - 29,80C nên áp suất bay hơi
thƣờng lớn hơn áp suất khí quyển, áp suất bay hơi bị chân không khi nhiệt dộ
bay hơi thấp hơn - 29,80C.

21


Năng suất lạnh riêng khối lƣợng q0 của R12 nhỏ hơn NH3 nhiếu lần, chỉ bằng
1/8 đến 1/10 của amôniắc, nên lƣu lƣợng tuần hoàn trong hệ thống lớn, chỉ thích
hợp với hệ thống lạnh nhỏ và rất nhỏ.
R12 không dẫn điện, điện áp đánh thủng và hằng số điện môi của R 12 rất cao
nên sử dụng an toàn cho máy nén kín và nửa kín.
R12 hoà tan dầu hoàn toàn, thuận lợi đối với quá trình bôi trơn, nhƣng phải
chú ý tính toán thiết kế cả vòng tuần hoàn dầu, nếu không dầu có thể đọng lại ở
thiết bị bay hơi làm cho máy nén thiếu dầu đồng thời nhiệt độ bay hơi tăng. Môi
chất hoà tan cũng làm loãng dầu nên phải sử dụng loại dầu có độ nhớt thích hợp.
R12 hoàn toàn không hoà tan trong nƣớc. Đây là nhƣợc điểm cơ bản của R12.
Chỉ với một lƣợng nƣớc (ẩm) rất nhỏ còn sót lại trong hệ thống lạnh cũng có thể
gây tắc ẩm bộ phận tắc lƣu.
R12 có tính rửa sạch cặn bẩn, cát bụi, gỉ sắt , vẩy hàn bám trên thành máy nén
và thiết bị nên phải bố trí phin lọc cẩn thận đề phòng tắc bẩn, ẩm, bẩn, dầu...
cũng làm cho các chỉ tiêu về điện kém đi nhanh chóng dẫn đến các nguy cơ cháy
động cơ phóng điện ở các cọc tiếp điện.
Việc làm sạch, sấy và hút chân không hệ thống lạnh kín R12 rất quan
trọng.

R12 có khả năng thẩm thấu và rò rỉ rất lớn. R12 rò rỉ qua cả gang có cấu trúc
tinh thể thô nên thân máy nén đƣợc đúc bằng gang tinh thể mịn. Những chỗ rò
rỉ R12 có thể được phát hiện qua vết dầu (vì R12 rò rỉ bao giờ cũng kèm theo
dầu) bằng đèn halogen hoặc bằng máy dò ga điện tử. Khi có mặt R12, ngọn
lửa đèn halogen biến màu, máy dò ga điện tử phát tín hiệu âm thanh và ánh
sáng.
R12 không ăn mòn kim loại, nhƣng hoà tan và làm trƣơng phồng một số chất
hữu cơ nhƣ cao su và một số chất dẻo.
R12 bắt đầu phân huỷ ở nhiệt độ 540 - 5650C khi có chất xúc tác, đến 7600C
phân huỷ hoàn toàn, khi tiếp xúc với đồng phân huỷ ngay ở 415 0C, khi tiếp với
nhôm phân huỷ ở 100 - 1850C thành R13 và R10. khi tiếp xúc với sắt nung đỏ
mờ (5500C), khi có tia lửa điện hoặc ngọn lửa hở phân huỷ thành clo và phosgen
22


rất độc. Bởi vậy, không nên sử dụng bếp điện hoặc lò sưởi điện trong phòng
có lắp đặt máy lạnh R12.
R12 không độc đối với cơ thể sống, không gây cháy và gây nổ nên đƣợc coi
là một môi chất lạnh an toàn.
R12 không làm biến chất sản phẩm bảo quản. ở Mỹ ngƣời ta kết đông nhanh
thực phẩm, cá, thịt, rau quả bằng cách nhúng trực tiếp vào lỏng R12 sôi.
R12 là môi chất lạnh, dễ kiếm, vận chuyển chuyên chở, bảo quản dễ dàng
nhƣng đắt.
Do phá huỷ tầng ozôn nên R12 đã bị cấm từ 1/1/1996 đối với hệ thống lạnh
nạp trên 5Kg và đã bị ngừng sản xuất từ năm 1999.
- R22
Môi chất lạnh R22 có công thức hoá học CHClF2 là một chất khí không màu,
có mùi thơm rất nhẹ.
Năng suất lạnh riêng khối lƣợng lớn hơn của R12. Năng suất lạnh riêng thể
tích lớn hơn của R12 khoảng 1,6 lần, nên có thể nạp R22 cho máy nén R12 để

nâng cao năng suất lạnh nếu độ bền máy nén cũng nhƣ công suất động cơ cho
phép.
Khả năng trao đổi nhiệt lớn hơn của R12 khoảng 1,3 lần. Trong các thiết bị
trao đổi nhiệt với nƣớc.
Khả năng lƣu động của môi chất lớn hơn trong các đƣờng ống nhỏ hơn.
R22 hoà tan hạn chế dầu gây khó khăn phức tạp cho việc bôi trơn, ở khoảng
môi chất không hoà tan dầu (khoảng từ - 400C đến -200C) dầu có nguy cơ bám
lại dàn bay hơi làm cho máy nén thiếu dấu. Thƣờng ngƣời ta tránh không cho
máy lạnh làm việc ở chế độ này.
R22 không hoà tan nƣớc nhƣng mức độ hoà tan lớn gấp 5 lần của R12 nên
nguy cơ tắc ẩm cũng giảm đi.
R22 cũng có tính rửa sạch cặn bẩn, cát trên thành máy nén và thiết bị nhƣng ở
mức độ ít hơn R12.
R22 không dẫn điện ở thể hơi nhƣng có dẫn điện ở thể lỏng nên tuyệt đối
không đƣợc để lỏng lọt về động cơ máy nửa kín và kín. Tất cả các tính chất về
23


điện của R22 đều kém hơn của R12. đặc biệt khi có ẩm, bẩn, các chỉ số này
giảm xuống nhanh chóng, ẩm tuy rất ít vẫn có thể gây ra các vùng đọng sƣơng
gây chập vòng dây hoặc phóng điện ở các cọc tiếp điện. Sự cố về động cơ điện
và sự cố về điện nói chung ở máy nén kín R22 nhiều hơn rõ rệt so với R12.
R22 bền vững ở phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc. Có chất xúc tác là thép,
R22 phân huỷ ở nhiệt độ 5500C có thành phần Clo và phosgen rất độc giống nhƣ
R12.
R22 không tác dụng với kim loại và phi kim loại chế tạo máy nhƣng hoà tan
và làm trƣơng phồng một số chất hữu cơ nhƣ R12.
R22 không cháy và không nổ, tuy độ an toàn cháy nổ thấp hơn của R12.
R22 không độc đối với cơ thể sống, không làm biến chất thực phảm bảo quản.
R22 đắt nhƣng dễ kiếm, vận chuyển, bảo quản dễ.

R22 đƣợc sử dụng cho máy lạnh có năng suất trung bình, lớn và rất lớn.
Mức độ phá huỷ tầng ôzôn của R22 nhỏ nhƣng nó lại gây hiệu ứng lồng kính
làm nhiệt độ trái đất tăng lên. tuy nhiên, do chƣa tìm đƣợc môi chất thay thế
hiệu quả R22 còn được sử dụng thêm khoảng tới năm 2045 ở Việt Nam.
- R134a
R134a là môi chất lạnh thay thế cho R12 nhƣng vì gây hiệu ứng lồng kính, vì
vậy R134a cũng chỉ là môi chất lạnh quá độ. R134a có nhiều tính chất giống nhƣ
R12 nhƣng không cháy nổ, không độc, không ảnh hƣởng xấu đến cơ thể sống,
bền vững về hoá và nhiệt, không ăn mòn kim loại và phi kim loại, có tính chất
nhiệt lạnh phù hợp. R134a dùng để thay thế R12 ở dải nhiệt độ cao còn ở dải
nhiệt độ thấp ( dƣới -230C) thì không nên dùng vì hiệu suất giảm đến 20 - 30%
so với R12. R134a dùng dầu bôi trơn polyester POE và có công nghệ khác hẳn
R12.
- R502
R502 là môi chất lạnh đồng sôi gồm 48,8% R22 và 51,2% R115 theo nồng
độ khối lƣợng. Do có thành phần R115 nên nhiều nhƣợc điểm của R22 đã đƣợc
cải thiện, đặc biệt nhiệt độ cuối tầm nén giảm, năng suất lạnh tăng 20%, hoà tan
dầu tốt hơn, nhiệt độ sôi thấp hơn. R502 thƣờng đƣợc sử dụng ở nhiệt độ lạnh
24