Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí - Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí (Trung cấp) - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.9 MB, 72 trang )
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BR – VT
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH
VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
NGHỀ KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP
Ban hành kèm theo Quyết định số: 01 /QĐCĐN ngày 04 tháng 1năm 2016
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR VT
i
Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2016
ii
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
được 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
Để thực hiện biên soạn giáo trình cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều
hòa không khí ở trình độ CĐN, giáo trình cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều
hòa không khí là một trong những giáo trình môn học đào tạo cơ sở được biên
soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh và
Xã hội phê duyệt. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức
và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức
mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu
đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu
thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao. Nội dung giáo trình
được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 120 giờ.
Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học
và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiến
thức mới cho phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị của
trường.
Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào
tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng
góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh
hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng nghề tỉnh
Bà Rịa Vũng Tàu.
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày.......tháng...... năm 2015
Tham gia biên soạn
1. Giáo viên: Trần Văn Quốc Chủ biên
2
MỤC LỤC
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
.........................................................................................
1
BÀI 1
...........................................................................................................................
11
NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT
....................................................................................
11
1.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới
...............................
11
1.1. Các khái niệm và định nghĩa.
11
1.2.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới
12
1.3.Nhiệt dung riêng và tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng
12
2.Hơi và các thông số trạng thái của hơi.
...............................................................
14
2.1. Các thể (pha) của vật chất
14
Hình 1.1 – Mô hình các thể của vật chất
14
2.2. Quá trình hoá hơi đẳng áp
14
2.3. Các đường giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi;
15
2.4. Cách xác định các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lgph
16
3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi
...........................................................
17
3.1. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi trên đồ thị lgph
17
3.2. Quá trình lưu động và tiết lưu
18
3.3. Quá trình lưu động
19
4. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt
..........................................
20
4.1. Khái niệm và định nghĩa chu trình nhiệt động
20
4.2. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt
20
4.3. Chu trình máy lạnh hấp thụ
23
Câu 3: Hãy nêu khái niệm, các loại các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi, chu
trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt
.........................................................
24
BÀI 2
...........................................................................................................................
25
TRUYỀN NHIỆT
......................................................................................................
25
1. Dẫn nhiệt
.........................................................................................................
26
1.1. Các khái niệm và định nghĩa
26
3
1.2. Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách phẳng và vách trụ
26
1.3. Nhiệt trở của vách phẳng và vách trụ mỏng
27
2. Trao đổi nhiệt đối lưu
......................................................................................
27
2.1. Các khái niệm và định nghĩa
27
2.2. Các nhân tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt đối lưu
27
2.3. Một số hình thức trao đổi nhiệt đối lưu thường gặp
28
2.4. Tỏa nhiệt khi sôi và khi ngưng hơi
29
3. Trao đổi nhiệt bức xạ
......................................................................................
30
3.1. Các khái niệm và định nghĩa
30
3.2. Dòng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa các vật
30
3.3. Bức xạ của mặt trời (nắng)
30
4. Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt
..............................................................
31
4.1. Truyền nhiệt tổng hợp
31
4.2. Truyền nhiệt qua vách
31
4.3. Truyền nhiệt qua vách phẳng và vách trụ
31
4.4. Truyền nhiệt qua vách có cánh
32
4.5. Tăng cường truyền nhiệt và cách nhiệt
32
4.6. Thiết bị trao đổi nhiệt
32
BÀI 3
...........................................................................................................................
34
KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT LẠNH
.....................................................................
34
1.Y nghia cua ky thuât lanh trong đ
́
̃ ̉
̃
̣ ̣
ời sông va ky thuât.
́
̀ ̃
̣
..........................................
34
2.Cac ph
́ ương phap lam lanh nhân tao.
́ ̀ ̣
̣
...................................................................
39
Làm lạnh bằng quá trình biến đổi pha:
39
Làm lạnh bằng quá trình giản nở đoạn nhiệt:
39
Làm lạnh bằng hiệu ứng tiết lưu:
39
Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy
39
Làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện:
39
Làm lạnh bằng hiệu ứng từ:
40
BÀI 4
...........................................................................................................................
41
MÔI CHẤT LẠNH VÀ CHẤT TẢI LẠNH
...........................................................
41
1.Các môi chất và chất tải lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh
.......................
42
4
1. 1.Các môi chất lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh
42
1.2 Các chất tải lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh
42
2.Bài tập về môi chất lạnh và chất tải lạnh
..........................................................
43
2.1.Bài tập về môi chất lạnh .
43
2.2.Bài tập về chất tải lạnh
43
BÀI 5
...........................................................................................................................
45
CÁC HỆ THỐNG LẠNH DÂN DỤNG
...................................................................
45
1.Hệ thống lạnh với một cấp nén
..........................................................................
45
1.1.Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản.
45
1.2.Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút.
45
Hình 5.2 Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút
46
1.3.Sơ đồ có quá lạnh lỏng và hồi nhiệt .
46
2.Sơ đồ 2 cấp nén có làm mát trung gian.
...............................................................
46
3.Các sơ đồ khác.
....................................................................................................
46
4.Bài tập
..................................................................................................................
46
BÀI 6
...........................................................................................................................
47
MÁY NÉN LẠNH
......................................................................................................
47
1. Khái niệm
........................................................................................................
47
1.1. Vai trò của máy nén lạnh
47
1.2. Phân loại máy nén lạnh
47
Năng suất lạnh
48
2. Máy nén pittông
................................................................................................
48
2.1. Máy nén lí tưởng một cấp nén (không có không gian thừa)
48
2.2. Cấu tạo và chuyển vận
48
2.3. Các hành trình và đồ thị PV
48
2.4. Máy nén có không gian thừa
48
2.5. Năng suất nén V khi có không gian thừa
48
2.6. Máy nén nhiều cấp có làm mát trung gian.
48
2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
48
2.8. Đồ thị PV.
48
2.9. Tỉ số nén ở mỗi cấp.
48
2.10. Lợi ích của máy nén nhiều cấp
48
5
2.11. Bài tập tính toán máy nén piston
48
3. Giới thiệu một số chủng loại máy nén khác
......................................................
48
3.1. Máy nén rô to
48
3.2. Máy nén scroll (đĩa xoắn)
48
3.3. Máy nén trục vít
48
BÀI 7
...........................................................................................................................
50
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG LẠNH . 50
1. Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu
....................................................................
50
1.1. Thiết bị ngưng tụ và tháp giải nhiệt
50
1.2. Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh
50
1.3. Các kiểu thiết bị ngưng tụ thường gặp
51
1.4. Tháp giải nhiệt
51
Hình 7.1 – Tháp giải nhiệt
51
1.5. Thiết bị bay hơi
51
1.6. Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh
51
1.7. Các kiểu thiết bị bay hơi thường gặp
51
2. Thiết bị tiết lưu (giảm áp)
................................................................................
51
2.1. Giảm áp bằng ống mao
51
2.2. Van tiết lưu
51
Đối với các máy có năng suất lạnh lớn để giảm áp suát và nhiệt độ từ dàn
nóng đến dàn lạnh người ta dùng van tiết lưu. Van tiết lưu thực chất là van có
tiết diện rất nhỏ, khi ga lỏng lạnh qua đó, áp suất và nhiệt độ được giảm
xuống. Để điều chỉnh nhiệt độ, người ta có thể thay đổi tiết diện của van. 51
3. Các thiết bị tự động và bảo vệ của hệ thống lạnh
........................................
51
3.1. Tự động điều chỉnh năng suất lạnh
51
3.2. Các thiết bị bảo vệ chính
51
BÀI 8
...........................................................................................................................
52
KHÔNG KHÍ ẨM
.....................................................................................................
52
1. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
.........................................................
53
1.1. Thành phần của không khí ẩm
53
1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm
53
6
2. Đồ thị Id và dt của không khí ẩm
....................................................................
54
2.1. Đồ thị Idz
54
2.2. Đồ thị dt
55
3. Một số quá trình của không khí ẩm khi ĐHKK
................................................
56
3.1 Quá trình thay đổi trạng thái của không khí .
56
3.2 Quá trình hòa trộn hai dòng không khí.
57
4. Bài tập về sử dụng đồ thị
...................................................................................
58
Bài 9
............................................................................................................................
59
KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
...........................................................
59
1. Khái niệm về thông gió và ĐHKK
.....................................................................
59
1.1. Thông gió là gì
59
1.2. Khái niệm về ĐHKK
59
1.3. Khái niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiết của công trình
59
2. Bài tập về tính toán tải lạnh đơn giản.
..............................................................
59
3. Các hệ thống ĐHKK
...........................................................................................
59
3.1. Các khâu của hệ thống ĐHKK
59
3.2. Phân loại hệ thống ĐHKK
60
4. Các phương pháp và thiết bị xử lý không khí
.....................................................
61
4.1. Làm lạnh không khí
62
4.2. Sưởi ấm
62
4.3. Khử ẩm
62
4.4. Tăng ẩm
62
4.5. Lọc bụi và tiêu âm
62
BÀI 10
.........................................................................................................................
63
HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHÔNG KHÍ
.............................
63
1. Trao đổi không khí trong phòng
.........................................................................
63
1.1. Các dòng không khí tham gia trao đổi không khí trong phòng
63
1.2. Các hình thức cấp gió và thải gió
63
1.3. Các kiểu miệng cấp và miệng hồi
63
2. Đường ống gió
................................................................................................
64
2.1. Cấu trúc của hệ thống
64
2.2. Các loại trở kháng thủy lực của đường ống
64
7
3. Quạt gió
..........................................................................................................
64
3.1. Phân loại quạt gió
64
3.2. Đường đặc tính của quạt và điểm làm việc trong mạng đường ống
65
4. Bài tập về quạt gió và trở kháng đường ống
.....................................................
65
BÀI 11
.........................................................................................................................
66
CÁC PHẦN TỬ KHÁC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
..............
66
1. Khâu tự động điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong phòng
...............................
66
1.1. Tự động điều chỉnh nhiệt độ
66
1.2. Tự động điều chỉnh độ ẩm trong một số hệ thống ĐHKK công nghệ
67
2. Lọc bụi và tiêu âm trong ĐHKK
........................................................................
67
2.1. Tác dụng của lọc bụi
67
2.2. Tiếng ồn khi có ĐHKK nguyên nhân và tác hại
67
3 Cung cấp nước cho ĐHKK
................................................................................
67
3.1. Các sơ đồ cung cấp nước lạnh cho hệ thống Water Chiller
67
Hình 11.1 Cung cấp nước lạnh cho hệ thống Water Chiller
68
3.2. Cung cấp nước cho các buồng phun
68
Hình 11.2 Cung cấp nước cho các buồng phun
69
TÀI LIỆU THAM KHẢO
.........................................................................................
69
8
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN
CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆTLẠNH & ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
Mã số môn học: MĐ11
Thời gian môn học: 120h
(Lý thuyết: 30h; Thực hành:
90h)
I. Vị trí tính chất mô đun:
Là môn học cơ sở kỹ thuật chuyên nghành, chuẩn bị các kiến thức cần
thiết cho các phần học kỹ thuật chuyên môn tiếp theo.
II. Mục tiêu mô đun: Sau khi hoc xong mô đun nay, ng
̣
̀
ươi hoc co kha năng:
̀ ̣
́ ̉
Trinh bay đ
̀
̀ ược cac khai niêm, đinh nghia vê truyên nhiêt, chât môi gi
́
́ ̣
̣
̃ ̀
̀
̣
́
ới,
chu trinh nhiêt đông hoc, qua trinh hoa h
̀
̣
̣
̣
́ ̀
́ ơi đăng ap, quá trinh nhiêt đông cua
̉
́
̀
̣
̣
̉
may lanh va b
́ ̣
̀ ơm nhiêt, qua trinh nhiêt đông cua may lanh va b
̣
́ ̀
̣
̣
̉
́ ̣
̀ ơm nhiêt, cac
̣
́
quy luât truyên nhiêt
̣
̀
̣
Giai thich đ
̉
́ ược qua trinh l
́ ̀ ưu đông va tiêt l
̣
̀ ́ ưu.
Trinh bay đ
̀
̀ ược cac khai niêm va đinh nghia vê truyên nhiêt.
́
́ ̣
̀ ̣
̃ ̀
̀
̣
9
Trinh bay đ
̀
̀ ược cac khai niêm v
́
́ ̣
ề kỹ thuật NhiệtLạnh, nguyên lý làm
việc của máy lạnh và các quy luật truyền nhiệt cơ bản.
Mô tả được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy nén lạnh thông dụng
Nhận dạng và trình bày được chức năng các thiết bị trong hệ thống
lạnh, điều hoà không khí.
Trình bày được khái niệm về không khí ẩm, kỹ thuật điều hoà không
khí và các quá trình, nguyên lý làm việc của hệ thống điều hoà không khí.
Tính toán được phụ tải lạnh và điều hoà không khí đơn giản.
Phân tích được hiện tượng trao đổi khí trong phòng.
Trình bày được chức năng của hệ thống vận chuyển khí.
Ý nghĩa của kỹ thuật lạnh trong đời sống và kỹ thuật.
Cẩn thận, tỷ mỉ, tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp và có khả
năng làm việc nhóm.
III. Nội dung mô đun:
1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Số
Tên các bài trong mô đun
Thời gian
Hình thức
TT
1
2
3
4
5
6
7
Nhiêt đông ky thuât
̣
̣
̃
̣
Truyên nhiêt
̀
̣
Kiểm tra bài 1+2
Khai niêm vê ky thuât lanh
́ ̣
̀ ̃
̣ ̣
Môi chât lanh va chât tai lanh
́ ̣
̀ ́ ̉ ̣
Cac hê thông lanh dân dung
́ ̣
́
̣
̣
May nen lanh
́ ́ ̣
Giơi thiêu chung vê cac thiêt bi khac cua hê thông
́
̣
̀ ́
́ ̣
́ ̉
̣
́
15
10
1
5
10
10
10
10
dạy
LT
LT
LT
LT
LT
Tích hợp
Tích hợp
Tích hợp
8
9
10
11
lanh
̣
Kiểm tra bài (37)
Không khi âm
́̉
Khai niêm chung vê điêu hoa không khi
́ ̣
̀ ̀ ̀
́
Hê thông vân chuyên va phân phôi không khi
̣
́
̣
̉
̀
́
́
Cac phân t
́
̀ ử khac cua hê thông điêu hoa không khi
́ ̉
̣
́
̀ ̀
́
2
10
10
10
15
LT
LT
LT
Tích hợp
Tích hợp
10
Kiểm tra (bài 811)
2
120
Cộng
LT
BÀI 1
NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT
Mục tiêu:
Trinh bay đ
̀
̀ ược cac khai niêm, đinh nghia vê chât môi gi
́
́ ̣
̣
̃ ̀ ́
ơi va chu trinh nhiêt
́ ̀
̀
̣
đông hoc.
̣
̣
Tinh toan đ
́
́ ược nhiêt l
̣ ượng theo nhiêt dung riêng
̣
Trinh bay đ
̀
̀ ược qua trinh hoa h
́ ̀
́ ơi đăng ap.
̉
́
Trinh bay đ
̀
̀ ược cac qua trinh nhiêt đông c
́
́ ̀
̣
̣
ơ ban cua h
̉
̉ ơi
Xac đinh đ
́ ̣
ược cac thông sô cua h
́
́ ̉ ơi băng bang va đô thi lgph.
̀
̉
̀ ̀ ̣
Giai thich đ
̉
́ ược qua trinh l
́ ̀ ưu đông va tiêt l
̣
̀ ́ ưu
Trinh bay đ
̀
̀ ược qua trinh nhiêt đông cua may lanh va b
́ ̀
̣
̣
̉
́ ̣
̀ ơm nhiêt.
̣
Nội dung chính:
1.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới
1.1. Các khái niệm và định nghĩa.
Để thực hiện quá trình biến đổi nhiệt thành công trong máy nhiệt và quá
trình làm lạnh trong máy lạnh người ta luôn luôn phải sử dụng một chất trung
gian gọi là chất môi giới ví dụ: Trong động cơ đốt trong chất môi giới là chất
11
khớtohnhdochỏynhiờnliu(khúi),trongmỏyhincchtmụigiilhi
nc.TrongmỏylnhchtmụigiilcỏchpchthucnhFrờụn:R12,
R22,R134a,NH3
1.2.Chtmụigiivcỏcthụngstrngthỏicachtmụigii
Chtmụigiithngdựnglkhớ,lnghochi.Chtkhớlcỏcchtm
trngthỏicanúrtxathlng.Trongquỏtrỡnhhotngcachtmụigii
dngkhớnúkhụngcúschuynphacúnghalnúluụnluụnthkhớ.Vớd:
Chtmụigiitrongngcttronglchtkhớ,tlỳchỳtvomỏynlỳcx
raudngkhớ.
Hivbnchtcnggingthkhớnhnghitntignthlngnờntrong
quỏtrỡnhhotngcanútrongthitbcúlỳcnúchuynthnhthlngvớd:
Mụichtlnhtrongmỏylnhlỳcvovrakhimỏynộnlhi,quaginngng
sngngtlithnhthlngsauúquavantitlumtphnhoỏhivqua
ginbayhitonbmụichtchuynthnhhi.
Vcụngdngchtmụigiicúthchiarahailoi:chtmụigiisinhcụnglm
victrongmỏynhit.Chtmụigiisinhcụngcúthldngkhớhochi.Cht
mụigiisinhcụnglmvicnhitcao,hngtrmnhngnghỡn.
Chtmụigiilmlnhlmvictrongmỏylnh(ngitacũngiltỏcnhõn
lnh).Chtmụigiilmlnhcúthlhihockhớ.Chtmụigiilmlnh
(mụichtlnh)lmvicnhitthptrongphmvithntrm(0C).
PhnlncỏcmỏylnhhinnaydựngmụichtdnghinhAmoniac(NH3)
cỏcloiFrờụnR12,R22,R134a,R11,R13
1.3.Nhitdungriờngvtớnhnhitlngtheonhitdungriờng
a. Định nghĩa nhiệt dung riêng.
Nhiệt dung riêng là nhiệt lợng cần thiết để làm thay đổi nhiệt độ
của một đơn vị vật thể là 10C theo một quá trình nhất định.
b. Các loại nhiệt dung riêng
Căn cứ đơn vị đo có 3 loại nhiệt dung riêng
12
- Nhiệt dung riêng khối lợng: C [KJ/KgK]
- Nhiệt dung riêng thể tích: C [KJ/m3ttK]
- Nhiệt dung riêng mol:
C [KJ/KmolK]
Căn cứ quá trình ta có
- Nhiệt dung riêng đẳng tích: Ký hiệu Cv
- Nhiệt dung riêng đẳng áp: Ký hiệu Cp
- Nhiệt dung riêng của quá trình bất kỳ Cn.
c. Tính nhiệt theo nhiệt dung riêng
Biết nhiệt dung riêng trong một quá trình ta có thể tính nhiệt theo
công thức:
Q = C.G. T = C.G (T2 - T1) KJ
Trong đó:
C là nhiệt dung riêng của quá trình đó
G là khối lợng chất môi giới tham gia vào quá trình
T1, T2 là nhiệt độ đầu và cuối quá trình.
Ví dụ: Nung nóng 10kg không khí trong bình kín (đẳng tích) từ
nhiệt độ 200C đến nhiệt độ 1200C, cần cung cấp nhiệt lợng là:
Q = Cv. G (T2 - T1).
Cv là nhiệt dung riêng trong quá trình đẳng tích C v = 4,72 KJ/KgK
Q = 0,72.10.(120 - 20)
= 720 KJ
cht
Nc
R
u
Ncỏ
Nhụm
BngTraNhitDungRiờngCaMtSCht
Nhitdungriờng
Ch
Nhitdung
(J/Kg.K)
t
riờng(J/Kg.K)
4200
t
800
2500
1800
880
Thộp
n
g
Chỡ
460
380
130
13
2.Hivcỏcthụngstrngthỏicahi.
2.1.Cỏcth(pha)cavtcht
Baogmrnvlng:
Quỏtrỡnhnúngchy
Thrn
Thunhit
Th
lng
Quỏtrỡnhụngc
Tanhit
Hỡnh1.1Mụhỡnhcỏcthcavtcht
2.2.Quỏtrỡnhhoỏhingỏp
Quá tình đẳng áp xảy ra trong điều kiện áp suất không đổi. Nếu ta
cung cấp nhiệt cho chất lỏng trong quá trình đẳng áp thì chất lỏng sẽ sôi,
hóa hơi và nhiệt độ hơi tăng lên thành hơi quá nhiệt. Trong quá trình cấp
nhiệt đẳng áp thể tích tăng lên còn nhiệt độ tăng theo 3 giai đoạn: Giai
đoạn đầu nhiệt độ tăng từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ sôi, giai đoạn
hóa hơi nhiệt độ không đổi và bằng nhiệt độ sôi sau khi lỏng đã hóa hơi
hoàn toàn nếu tiếp tục cấp nhiệt thì nhiệt độ hơi tăng lên lớn hơn nhiệt
độ sôi gọi là hơi quá nhiệt. Quá trình ngợc lại từ hơi quá nhiệt nếu bị làm
lạnh đẳng áp thì nhiệt độ hạ xuống đến nhiệt độ sôi tiếp theo hơi nớc ngng tụ thành lỏng sôi. Nếu làm lạnh tiếp thì thành lỏng cha sôi. Quá trình
này tỏa nhiệt. Vì vậy cần phải làm mát bằng nớc hay dùng không khí.
Nhiệt trong quá trình đẳng áp là.
Q = G (i2 - i1).
Trong đó:
i1 là entapin của lỏng cha sôi
i2 là entapin của hơi quá nhiệt
Quá trình cấp nhiệt i2 > i1 thì Q > 0.
14
Qu¸ tr×nh táa nhiÖt i2 < i1 th× Q < 0.
2.3. Các đường giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi;
Xét một hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt với hai pha lỏng và hơi bãío
hòa . Cho hệ toả nhiệt, nhiệt độ của hệ giảm xuống. Muốn cho hệ đạt trạng
thái cân bằng nhiệt mới, áp suất của hệ cũng phải giảm theo. Ðiểm đặc trưng
cho trạng thái cân bằng mới trên giản đồ (p,T) dịch về phía dưới.
Hình 2.3: giới hạn và miền trạng thái của nước và hơi
15
2.4. Cách xác định các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lgph
Đồ thị Mollier (đọc là Môliê) là độ thị biểu diễn trạng thái gas lạnh theo áp
16
suất (thang logarit trục tung) và entanpy (thang tuyến tính trục hoành) nên còn
gọi là đồ thị lgph. Đồ thị do nhà bác học người Đức Mollier xây dựng năm 1912
ở trường đại học Kỹ thuật Dresden.
Trên đồ thị Mollier biểu diễn 5 thông số trạng thái là:
1. Áp suất, đơn vị bar hoặc Mpa, ký hiệu p.
2. Nhiệt độ, đơn vị ˚C, ký hiệu t.
3. Entanpy, đơn vị kJ/kg, ký hiệu h
4. Entropy, đơn vị kJ/kgK, ký hiệu s
5. Thể tích riêng, đơn vin m3/kg, ký hiệu v.
Ngoài ra còn đường x = const là thành phần hơi không đổi trong hỗn hợp hơi
ẩm.
Ưu điểm của đồ thị Mollier
Khi biết 2 thông số bất kỳ ta có thể xác định được điểm trạng thái duy nhất
(nếu ở trong vùng hơi ẩm phải thêm x) và từ đó có thể xác định được các thông
số còn lại một cách dễ dàng.
Biểu diễn chu trình lạnh trên đồ thị Molliet rất dơn giản.
Các thông số của chu trình như năng suất lạnh riêng, công nén riêng, nhiệt độ
ở dàn ngưng... xác định rất dễ dàng trên đồ thị Mollier.
Căn cứ vào ác sai lệch giữa áp suất và nhiệt độ thiết kế lý thuyết trên đồ thị
Mollier, và áp suất, nhiệt độ đo được trong thực tế vận hành, ta có thể dễ dàng
chuẩn đoán được bệnh của máy và đề ra các biện pháp sữa chữa hữu hiệu.
Chính vì vậy, đồ thị Mollier không những cần thiết đối với các kỹ sư thiết kế
mà cũng cần thiết đối với người vận hành, sửa chửa hệ thống lạnh. Các hình
dưới giới thiệu đồ thị Mollier của các môi chất lạnh R12
3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi
3.1. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi trên đồ thị lgph
17
Hình 1.4 Đường lỏng và hơi bão hòa
C D: Đường lỏng bão hòa; C E: Đường hơi bão hòa; DE: Quá trình bay hơi;
E'D': Quá trình ngưng tụ; Vùng quá lạnh lỏng; Bên trái; Vùng hơi ẩm; Ở giữa;
Vùng hơi quá nhiệt; bên phải trên đồ thị p h.
Điểm tới hạn của một số ga lạnh được giới thiệu trên bảng 1
Điểm tới
hạn
Po, bar
to, ˚C
Nước
CO2
NH3
R22
Không khí
H2
He
221.2
374.0
73.8
31.0
113.0
132.4
49.9
96.2
37.7
140.7
12.9
239.9
2.29
267.9
Nhiệt độ tới hạn là nhiệt độ cao nhất mà một chất khí có thể hóa lỏng được khi
nén lên áp suất cao. Mỗi chất khí có nhiệt độ tới hạn riêng. Ví dụ, theo bảng 1
muốn hóa lỏng được CO2, nhiệt độ phải hạ xuống dưới 31˚C. Muốn hóa lỏng
được không khí, nhiệt độ không khí nén phải thấp hơn 140.7˚C...
Áp suất tới hạn là áp suất bão hòa của điểm tới hạn.
3.2. Quá trình lưu động và tiết lưu
18
Hình 1.5 – Sơ đồ hệ thống lạnh cơ bản
Môi chất được MN nén lên tới nhiệt độ ngưng tụ tk qua TBNT sẽ chuyển trạng
thái từ hơi sang lỏng được chuyển xuống van tiết lưu môi chất điệc tiết lưu
xuống nhiệt độ bay hơi và áp suất bay hơi và được đưa vào TBBH, ở đâu môi
chất trao đổi nhiệt với sản phẩm làm lạnh chuyển trạng thái từ lỏng sang hơi và
được máy nén hút về buống hút.
3.3. Quá trình lưu động
Là quá trình môi chất lưu động trong hệ thống lanh.
Hình 1.6 – Hệ thống lạnh cơ bản
3.4. Quá trình tiết lưu
Là quá trình môi chất lạnh qua van tiết lưu tiết lưu xuống nhiệt độ sôi (to) và
áp suất bay hơi (Po)
19
Hỡnh1.5ưVantitlu
4.Chutrỡnhnhitngcamỏylnhvbmnhit
4.1.Khỏinimvnhnghachutrỡnhnhitng
Trong các máy nhiệt, máy lạnh hay trong thực tế kỹ thuật ta thờng
gặp chất môi giới hoạt động theo những quá trình nhất định ví dụ nung
nóng hay làm lạnh khí, hơi trong bình kín (đẳng tích). Nung nóng hay
làm lạnh khí khi áp suát không đổi (đẳng áp), hơinớc giãn nở trong tuốc bin
bọc cách nhiệt (giãn nở đoạn nhiệt). Các quá trình trên là những quá trình
nhiệt động.
4.2.Chutrỡnhnhitngcamỏylnhvbmnhit
Chutrỡnhnhitngcabmnhit
a. Hoạt động của chu trình.
Trong lò hơi ngời ta đốt nhiên liệu. Nhiệt tỏa ra sẽ cung cấp cho
nớc nhiệt Q 1 để làm cho nớc hóa hơi và quá nhiệt thành hơi quá nhiệt
trong điều kiện đẳng áp. Hơi quá nhiệt đến tuốc bin giãn nở sinh
công L 1 , hơi thoát ra khỏi tuốc bin vào bình ngng, ở đây hơi nớc nhả
nhiệt Q 2 cho nớc làm mát và nó ngng tụ đẳng áp thành nớc. Nớc ngng sẽ đợc bơm nớc đa trở lên lò hơi. Quá trình trong bơm là nén
đoạn nhiệt nhận công L 2. quá trình xảy ra liên tục chất môi giới thực
hiện các quá trình biến đổi liên tục và khép kín chiều chuyển động môi
20
chất theo chiều kim đồng hồ nên chu trình này gọi là chu trình thuận
chiều. Kết quả đã biến một phần nhiệt của nhiên liệu Q 1 thành công L1.
Đồng thời luôn luôn phải thải nhiệt Q 2 vào môi trờng nh vậy nhiệt độ nhiên
liệu đa vào chu trình là Q1, thải ra mất Q2 phần sử dụng hữu ích để
biến thành công là L ct
Q1
Q2
b. Hiệu suất nhiệt của chu trình
Để đánh giá hiệu quả của chu trình ta dùng hiệu suất nhiệt.
t
1
Q2
Q1
L ct
Q1
1
Chu trình có hiệu suất nhiệt càng cao càng tốt.
Chutrỡnhnhitngcamỏylnh
a. Khái niệm về máy lạnh.
Máy lạnh là thiết bị tiêu tốn năng lợng (công) để đa nhiệt từ nguồn
lạnh (có nhiệt độ thấp) đến thải vào môi trờng (nguồn nóng có nhiệt độ
cao). Ví dụ tủ lạnh có nhiệm vụ đa nhiệt từ trong tủ ra nhả vào môi trờng
có vậy mới duy trì nhiệt độ thấp trong tủ. Máy điều hòa nhiệt độ có
nhiệm vụ đa nhiệt từ phòng điều hòa có nhiệt độ thấp đến giàn nóng
nhiệt độ cao để thải vào môi trờng.
b. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh
Máy lạnh gồm 4 bộ phận chủ yếu trên. Trong máy ta đã nạp đầy môi
chất lạnh. Máy hoạt động nh sau;
Máy nén nén hơi môi chất theo quá trình đoạn nhiệt nhận công L đa
môi chất từ áp suất p1 nhiệt độ T1 lên áp suát p2 nhiệt độ T2. Hơi môi chất
có áp suất cao p2, T2 đợc đa vào giàn ngng. Trong giàn ngng hơi môi chất
nhả nhiệt Q1 cho nớc làm mát hay không khí bên ngoài và nó ngng tụ
đẳng áp thành lỏng có áp suất p3 = p2 và nhiệt độ T3 < T2. Môi chất lỏng có
áp suất p3 nhiệt độ T3 qua van tiết lu thực hiện quá trình tiết lu làm áp suát
21
giảm đến p4 nhiệt độ giảm đến T4 và một phần lỏng hóa hơi. Hỗn hợp
lỏng + hơi này vào buồng lạnh, môi chất lỏng tiếp tục hóa hơi đẳng áp và
nhận nhiệt Q2 trong buồng lạnh. Hơi môi chất thoát ra khỏi giàn hay hơi sẽ
đợc hút vào máy nén và lặp lại các quá trình trên. Kết quả là: ta tiêu tốn
công L ở máy nén và đa đợc nhiệt Q2 trong buồng lạnh đến giàn nóng thải
ra ngoài cho nớc làm mát hay không khí bên ngoài. Nh vậy ta duy trì đợc
nhiệt độ trong tủ lạnh ở nhiệt độ thấp so với môi trờng. Trong máy lạnh
chiều chuyển động của môi chất có chiều ngợc chiều kim đồng hồ (theo
sơ đồ nguyên lý) nên ta gọi chu trình này là chu trình ngợc chiều.
Kết quả ở máy lạnh là tiêu tốn công L nhận nhiệt Q 2 ở buồng lạnh, nhả
nhiệt Q1 ở giàn nóng vậy ta có.
Q1
Q2
L
c. Hệ số làm lạnh
Để đánh giá hiệu quả của chu trình máy lạnh ta dùng hệ số làm lạnh.
Q2
L
Hệ số làm lạnh luôn luôn dơng, có thể lớn hơn 1 và thực tế thờng lớn
hơn 1. Chu trình có hệ số làm lạnh càng cao thì càng tốt.
d. Hệ số cấp nhiệt
Ngời ta có thể sử dụng máy lạnh để cấp nhiệt. Ví dụ dùng máy điều
hòa để sởi ấm trong mùa đông. Máy lạnh dùng để cấp nhiệt gọi là bơm
nhiệt. Bơm nhiệt ngời ta sử dụng nguồn nóng Q 1 và tiêu tốn công L để
chạy máy nén. Để đánh giá hiệu quả ta dùng hệ số cấp nhiệt
Q1
L
+1>1
Hệ số cấp nhiệt càng cao thì càng tốt. Hiện nay ngời ta chế tạo
nhiều máy điều hòa 2 chiều. Về mùa hè ta dùng để điều hòa làm mát
phòng. Về mùa đông ta dùng làm bơm nhiệt để sởi ấm. Nh vậy chỉ cần
22
®æi thø tù chuyÓn ®éng m«i chÊt ®Ó cho giµn l¹nh trong nhµ trë thµnh
giµn nãng vµ ngîc l¹i.
4.3. Chu trình máy lạnh hấp thụ
Cấu tạo: Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.
Hình 1.5 mô tả nguyên lý cấu tạo của máy lạnh hấp thụ. Các thiệt bị ngưng
tụ, tiết lưu, bay hơi và các quá trình 23, 34, 41 giống như máy lạnh nén hơi.
Riêng máy nén nhiệt có các thiết bị bình hấp thụ, bơm dung dịch, bình sinh
hơi và van tiết lưu dung dịch bố trí như hình 1.5. Ngoài môi chất lạnh trong
23
