Giáo trình Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hòa không khí (Ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí) - CĐ Công nghiệp Hải Phòng

UBND TỈNH HẢI PHỊNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG

Giáo trình: Cơ sở kỹ thuật nhiệt lạnh và điều hịa khơng khí
Chun ngành: Kỹ thuật máy lạnh và điều hịa khơng khí
(Lưu hành nội bộ)

HẢI PHỊNG
1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng 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.

2


MỤC LỤC
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN ........................................................................................... 1
LỜI GIỚI THIỆU ............................................................ Error! Bookmark not defined.
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 ............................ 11
1.3.Nhiệt dung riêng và tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng ........................... 12
2.Hơi và các thông số trạng thái của hơi. .............................................................. 13
2.1. Các thể (pha) của vật chất .............................................................................. 13

2.2. Q trình hố hơi đẳng áp .............................................................................. 13
2.3. Các đường giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi; ........................ 14
2.4. Cách xác định các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lgp-h ..................... 15
3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi .......................................................... 15
3.1. Các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi trên đồ thị lgp-h ............................. 16
3.2. Quá trình lưu động và tiết lưu ........................................................................ 17
3.3. Quá trình lưu động.......................................................................................... 18
3.4. Quá trình tiết lưu ............................................................................................ 18
4. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt............................................ 19
4.1. Khái niệm và định nghĩa chu trình nhiệt động ............................................... 19
4.2. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt .......................................... 19
4.3. Chu trình máy lạnh hấp thụ ............................................................................ 21
BÀI 2 ............................................................................................................................. 24
TRUYỀN NHIỆT ........................................................................................................ 24
1. Dẫn nhiệt .............................................................................................................. 24
1.1. Các khái niệm và định nghĩa .......................................................................... 24
1.2. Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách phẳng và vách trụ ..................................... 24
1.3. Nhiệt trở của vách phẳng và vách trụ mỏng ................................................... 25
2. Trao đổi nhiệt đối lưu .......................................................................................... 26
3


2.1. Các khái niệm và định nghĩa .......................................................................... 26
2.2. Các nhân tố ảnh hưởng tới trao đổi nhiệt đối lưu ........................................... 26
2.3. Một số hình thức trao đổi nhiệt đối lưu thường gặp ....................................... 27
2.4. Tỏa nhiệt khi sôi và khi ngưng hơi ................................................................. 27
3. Trao đổi nhiệt bức xạ .......................................................................................... 28
3.1. Các khái niệm và định nghĩa .......................................................................... 28
3.2. Dòng nhiệt trao đổi bằng bức xạ giữa các vật ................................................ 28
3.3. Bức xạ của mặt trời (nắng) ............................................................................. 28

4. Truyền nhiệt và thiết bị trao đổi nhiệt .............................................................. 29
4.1. Truyền nhiệt tổng hợp .................................................................................... 29
4.2. Truyền nhiệt qua vách .................................................................................... 29
4.3. Truyền nhiệt qua vách phẳng và vách trụ....................................................... 29
4.4. Truyền nhiệt qua vách có cánh ....................................................................... 30
4.5. Tăng cường truyền nhiệt và cách nhiệt .......................................................... 30
4.6. Thiết bị trao đổi nhiệt ..................................................................................... 30
BÀI 3 ............................................................................................................................. 31
KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT LẠNH ....................................................................... 31
1. ngh a của kỹ thuật lạnh trong đ i sống và kỹ thuật. ..................................... 32
2.Các hương há làm lạnh nh n tạo. ................................................................ 36
Làm lạnh bằng quá trình biến đổi pha: .................................................................. 36
Làm lạnh bằng quá trình giản nở đoạn nhiệt: ........................................................ 36
Làm lạnh bằng hiệu ứng tiết lưu: .......................................................................... 36
Làm lạnh bằng hiệu ứng xoáy ............................................................................... 37
Làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện: ...................................................................... 37
Làm lạnh bằng hiệu ứng từ: ................................................................................... 37
BÀI 4 ............................................................................................................................. 38
MƠI CHẤT LẠNH VÀ CHẤT TẢI LẠNH ............................................................. 39
1.Các mơi chất và chất tải lạnh thư ng dùng trong kỹ thuật lạnh ..................... 39
1. 1.Các môi chất lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh ...................................... 39
1.2 Các chất tải lạnh thường dùng trong kỹ thuật lạnh ......................................... 40
2.Bài tậ về môi chất lạnh và chất tải lạnh ........................................................... 40
4


2.1.Bài tập về môi chất lạnh . ................................................................................ 40
2.2.Bài tập về chất tải lạnh .................................................................................... 40
BÀI 5 ............................................................................................................................. 42
CÁC HỆ THỐNG LẠNH DÂN DỤNG ..................................................................... 42

1.Hệ thống lạnh với một cấ nén ............................................................................ 42
1.1.Sơ đồ 1 cấp nén đơn giản. ............................................................................... 42
1.2.Sơ đồ có q nhiệt hơi hút. .............................................................................. 42
Hình 5.2 Sơ đồ có quá nhiệt hơi hút ...................................................................... 43
1.3.Sơ đồ có quá lạnh lỏng và hồi nhiệt . .............................................................. 43
2.Sơ đồ 2 cấ nén có làm mát trung gian. ............................................................. 43
3.Các sơ đồ khác. ..................................................................................................... 44
4.Bài tậ .................................................................................................................... 44
Bài 6 .............................................................................................................................. 46
MÁY NÉN LẠNH ........................................................................................................ 46
1. Khái niệm ............................................................................................................. 46
1.1. Vai trò của máy nén lạnh ................................................................................ 46
1.2. Phân loại máy nén lạnh .................................................................................. 46
Năng suất lạnh ....................................................................................................... 46
2. Máy nén pittơng ................................................................................................... 48
2.1. Máy nén lí tưởng một cấp nén (khơng có khơng gian thừa) .......................... 48
2.2. Cấu tạo và chuyển vận .................................................................................... 48
2.3. Các hành trình và đồ thị P-V .......................................................................... 48
2.4. Máy nén có khơng gian thừa .......................................................................... 49
2.5. Năng suất nén V khi có khơng gian thừa ....................................................... 49
2.6. Máy nén nhiều cấp có làm mát trung gian. .................................................... 49
2.7. Cấu tạo và nguyên lý làm việc ....................................................................... 50
2.8. Đồ thị P-V....................................................................................................... 50
2.9. Tỉ số nén ở mỗi cấp. ....................................................................................... 50
2.10. Lợi ích của máy nén nhiều cấp ..................................................................... 50
2.11. Bài tập tính tốn máy nén piston .................................................................. 50
3. Giới thiệu một số chủng loại máy nén khác ...................................................... 51
5

3.1. Máy nén rô to.................................................................................................. 51
3.2. Máy nén scroll (đĩa xoắn) ............................................................................... 52
3.3. Máy nén trục vít.............................................................................................. 53
BÀI 7 ............................................................................................................................. 53
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC THIẾT BỊ KHÁC CỦA HỆ THỐNG LẠNH ... 55
1. Các thiết bị trao đổi nhiệt chủ yếu ..................................................................... 55
1.1. Thiết bị ngưng tụ và tháp giải nhiệt ............................................................... 55
1.2. Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh .......................................................... 55
1.3. Các kiểu thiết bị ngưng tụ thường gặp ........................................................... 55
1.4. Tháp giải nhiệt ................................................................................................ 55
1.5. Thiết bị bay hơi............................................................................................... 56
1.6. Vai trò của thiết bị trong hệ thống lạnh .......................................................... 56
1.7. Các kiểu thiết bị bay hơi thường gặp ............................................................. 57
2. Thiết bị tiết lưu (giảm á ) ................................................................................... 57
2.1. Giảm áp bằng ống mao ................................................................................... 57
2.2. Van tiết lưu ..................................................................................................... 57
3. Các thiết bị tự động và bảo vệ của hệ thống lạnh ............................................. 57
3.1. Tự động điều chỉnh năng suất lạnh................................................................. 57
3.2. Các thiết bị bảo vệ chính ................................................................................ 63
BÀI 8 ............................................................................................................................. 64
KHƠNG KHÍ ẨM ....................................................................................................... 64
1. Các thơng số trạng thái của khơng khí ẩm ....................................................... 64
1.1. Thành phần của khơng khí ẩm ....................................................................... 64
1.2. Các thông số trạng thái của không khí ẩm ..................................................... 64
2. Đồ thị I-d và d-t của khơng khí ẩm .................................................................... 65
2.1. Đồ thị I-dz....................................................................................................... 65
2.2. Đồ thị d-t......................................................................................................... 66
3. Một số q trình của khơng khí ẩm khi ĐHKK ............................................... 67
3.1 Quá trình thay đổi trạng thái của khơng khí . .................................................. 67
3.2 Q trình hịa trộn hai dịng khơng khí............................................................ 68

4. Bài tậ về sử dụng đồ thị. ................................................................................... 69
6


Bài 9 .............................................................................................................................. 70
KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ ............................................................ 70
1. Khái niệm về thơng gió và ĐHKK ..................................................................... 70
1.1. Thơng gió là gì................................................................................................ 70
1.2. Khái niệm về ĐHKK ...................................................................................... 70
1.3. Khái niệm về nhiệt thừa và tải lạnh cần thiết của cơng trình ......................... 70
2. Bài tậ về tính tốn tải lạnh đơn giản. .............................................................. 70
3. Các hệ thống ĐHKK ........................................................................................... 70
3.1. Các khâu của hệ thống ĐHKK ....................................................................... 70
3.2. Phân loại hệ thống ĐHKK .............................................................................. 71
4. Các hương há và thiết bị xử lý khơng khí................................................... 72
4.1. Làm lạnh khơng khí ........................................................................................ 72
4.2. Sưởi ấm ........................................................................................................... 72
4.3. Khử ẩm ........................................................................................................... 72
4.4. Tăng ẩm .......................................................................................................... 72
4.5. Lọc bụi và tiêu âm .......................................................................................... 72
BÀI 10 ........................................................................................................................... 73
HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHƠNG KHÍ .............................. 73
1. Trao đổi khơng khí trong hịng ........................................................................ 74
1.1. Các dịng khơng khí tham gia trao đổi khơng khí trong phịng ...................... 74
1.2. Các hình thức cấp gió và thải gió ................................................................... 74
1.3. Các kiểu miệng cấp và miệng hồi .................................................................. 74
2. Đư ng ống gió ...................................................................................................... 74
2.1. Cấu trúc của hệ thống ..................................................................................... 74
2.2. Các loại trở kháng thủy lực của đường ống .................................................. 75
3. Quạt gió ................................................................................................................ 75

3.1. Phân loại quạt gió ........................................................................................... 75
3.2. Đường đặc tính của quạt và điểm làm việc trong mạng đường ống .............. 75
4. Bài tậ về quạt gió và trở kháng đư ng ống ..................................................... 75
BÀI 11 ........................................................................................................................... 76
CÁC PHẦN TỬ KHÁC CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ ............... 76
7


1. Kh u tự động điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong hòng ............................... 77
1.1. Tự động điều chỉnh nhiệt độ ........................................................................... 77
1.2. Tự động điều chỉnh độ ẩm trong một số hệ thống ĐHKK công nghệ ........... 77
2. Lọc bụi và tiêu m trong ĐHKK ........................................................................ 77
2.1. Tác dụng của lọc bụi....................................................................................... 77
2.2. Tiếng ồn khi có ĐHKK- nguyên nhân và tác hại ........................................... 77
3 Cung cấ nước cho ĐHKK .................................................................................. 78
3.1. Các sơ đồ cung cấp nước lạnh cho hệ thống Water Chiller ........................... 78
3.2. Cung cấp nước cho các buồng phun ............................................................... 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 79

8


CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN
CƠ SỞ KỸ THUẬT NHIỆT-LẠNH & ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ
Mã số mơn học: MĐ11
Thời gian mơn 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:

u h h c

n

un này n

h cc

h n n :

-Trình bày được các khái niệm, định nghĩa về truyền nhiệt, chất mơi giới, chu
trình nhiệt động học, q trình hóa hơi đẳng áp, quá trình nhiệt động của máy lạnh
và bơm nhiệt, quá trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt, các quy luật truyền
nhiệt
-Giải thích được q trình lưu động và tiết lưu.
-Trình bày được các khái niệm và định nghĩa về truyền nhiệt.
-Trình bày được các khái niệm về kỹ thuật Nhiệt-Lạnh, 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 thơng dụng
-Nhận dạng và trình bày được chức năng các thiết bị trong hệ thống lạnh,
điều hồ khơng khí.
-Trình bày được khái niệm về khơng khí ẩm, kỹ thuật điều hồ khơng khí và
các q trình, ngun lý làm việc của hệ thống điều hồ khơng khí.
-Tính tốn được phụ tải lạnh và điều hồ khơng khí đơn giản.
-Phân tích được hiện tượng trao đổi khí trong phịng.
-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.
9


III. Nội dung mô đun:
1. Nộ dun tổn quát và phân phố th
Số

n:

Tên các bài trong mơ đun

TT

Thời gian

Hình thức
dạy

1

Nhiệt động kỹ thuật

15

LT

2

Truyền nhiệt

10

LT

Kiểm tra bài 1+2

1

LT

3

Khái niệm về kỹ thuật lạnh

5

LT

4

Môi chất lạnh và chất tải lạnh

10

LT

5

Các hệ thống lạnh dân dụng

10

Tích hợp

6

Máy nén lạnh

10

Tích hợp

7

Giới thiệu chung về các thiết bị khác của hệ thống lạnh

10

Tích hợp

Kiểm tra bài (3-7)

2

LT

8

Khơng khí ẩm

10

LT

9

Khái niệm chung về điều hịa khơng khí

10

LT

10

Hệ thống vận chuyển và phân phối khơng khí

10

Tích hợp

11

Các phần tử khác của hệ thống điều hịa khơng khí

15

Tích hợp

Kiểm tra (bài 8-11)

2

LT

Cộng

120

10


BÀI 1
NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT
Mục tiêu:
- Trình bày được các khái niệm, định nghĩa về chất môi giới và chu trình nhiệt động
học.
- Tính tốn được nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng
- Trình bày được q trình hóa hơi đẳng áp.
- Trình bày được các quá trình nhiệt động cơ bản của hơi
- ác định được các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lgp-h.
- Giải thích được quá trình lưu động và tiết lưu
- Trình bày được quá trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt.
Nội dung chính:
1.Chất mơi giới và các thơng số trạng thái của chất môi giới
1.1. Các khái niệm và định ngh a.
Để thực hiện q trình biến đổi nhiệt thành cơng 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 mơi giới ví dụ: Trong động cơ đốt trong chất mơi giới là chất khí tạo
hành do cháy nhiên liệu (khói), trong máy hơi nước chất mơi giới là hơi nước.
Trong máy lạnh chất môi giới là các hợp chất hữu cơ như Frêôn: R12, R22, R134a,
NH3…
1.2.Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất mơi giới
Chất mơi giới thường dùng là khí, lỏng hoặc hơi. Chất khí là các chất mà
trạng thái của nó rất xa thể lỏng. Trong quá trình hoạt động của chất mơi giới dạng
khí nó khơng có sự chuyển pha có nghĩa là nó ln ln ở thể khí. Ví dụ: Chất môi
giới trong động cơ đốt trong là chất khí, từ lúc hút vào máy đến lúc xả ra đều ở
dạng khí.
Hơi về bản chất cũng giống thể khí nhưng hơi tồn tại gần thể lỏng nên trong quá
trình hoạt động của nó trong thiết bị có lúc nó chuyển thành thể lỏng ví dụ: Mơi
chất lạnh trong máy lạnh lúc vào và ra khỏi máy nén là hơi, qua giàn ngưng sẽ
11


ngưng tụ lại thành thể lỏng sau đó qua van tiết lưu một phần hoá hơi và qua giàn
bay hơi tồn bộ mơi chất chuyển thành hơi.
Về cơng dụng chất mơi giới có thể chia ra hai loại: chất mơi giới sinh công làm
việc trong máy nhiệt. Chất môi giới sinh cơng có thể là dạng khí hoặc hơi. Chất
mơi giới sinh công làm việc ở nhiệt độ cao, hàng trăm độ đến hàng nghìn độ.
Chất mơi giới làm lạnh làm việc trong máy lạnh (người ta còn gọi là tác nhân lạnh).
Chất mơi giới làm lạnh có thể là hơi hoặc khí. Chất mơi giới làm lạnh (mơi chất
lạnh) làm việc ở nhiệt độ thấp trong phạm vi từ hơn trăm độ (0C). Phần lớn các
máy lạnh hiện nay dùng môi chất dạng hơi như Amoniac (NH3) các loại Frêơn
R12, R22, R134a, R11, R13…
1.3.Nhiệt dung riêng và tính nhiệt lng theo nhit dung riờng
a. Định nghĩa nhiệt dung riêng.
Nhiệt dung riêng là nhiệt l-ợng 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
- Nhiệt dung riêng khối l-ợng: 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 nhiƯt theo nhiƯt dung riªng
BiÕt nhiƯt dung riªng trong mét 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 l-ợng chất môi giới tham gia vào quá trình
T1, T2 là nhiệt độ đầu và cuối quá trình.
12


Ví dụ: Nung nóng 10kg không khí trong bình kín (đẳng tích) từ nhiệt độ
200C đến nhiệt độ 1200C, cần cung cấp nhiệt l-ợng là:
Q = Cv. G (T2 - T1).
Cv là nhiệt dung riêng trong quá trình đẳng tích Cv = 4,72 KJ/KgK
Q = 0,72.10.(120 - 20)

= 720 KJ

chất
Nước
Rượu
Nước đá
Nhôm

Bảng Tra Nhiệt Dung Riêng Của Một Số Chất
Nhiệt dung riêng
Nhiệt dung
Chất
(J/Kg.K)
riêng (J/Kg.K)
4200
Đất
800
2500
Thép
460
1800
Đồng
380
880
Chì
130

2.Hơi và các thơng số trạng thái của hơi.
2.1. Các thể ( ha) của vật chất
Bao gồm rắn và lỏng:

Q trình nóng chảy

Thể rắn

Thu nhiệt

Thể lỏng

Q trình đơng đặc
Tỏa nhiệt

Hình 1.1 – Mơ hình các thể của vật cht
2.2. Quỏ trỡnh hoỏ hi ng ỏ
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 đà hóa hơi hoàn toàn nếu tiếp tục cấp nhiệt thì nhiệt độ hơi tăng lên lín h¬n
13


nhiệt độ sôi gọi là hơi quá nhiệt. Quá trình ng-ợc lại từ hơi quá nhiệt nếu bị làm
lạnh đẳng áp thì nhiệt độ hạ xuống đến nhiệt độ sôi tiếp theo hơi n-ớc ng-ng tụ
thành lỏng sôi. Nếu làm lạnh tiếp thì thành lỏng ch-a sôi. Quá trình này tỏa nhiệt.
Vì vậy cần phải làm mát bằng n-ớc hay dùng không khí.
Nhiệt trong quá trình đẳng áp là.
Q = G (i2 - i1).
Trong đó:
i1 là entapin của lỏng ch-a sôi

i2 là entapin của hơi quá nhiệt
Quá trình cấp nhiệt i2 > i1 thì Q > 0.
Quá trình tỏa nhiệt i2 < i1 th× Q < 0.
2.3. Các đư ng giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi;
ét một hệ ở trạng thái cân bằng nhiệt với hai pha lỏng và hơi bãío hịa .
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:

ớ hạn và

ền trạn thá củ n ớc và hơ
14


2.4. Cách xác định các thông số của hơi bằng bảng và đồ thị lg -h

15


Đồ thị Mollier (đọc là Mô-li-ê) là độ thị biểu diễn trạng thái gas lạnh theo áp suất
(thang logarit trục tung) và entanpy (thang tuyến tính trục hồnh) nên cịn gọi là đồ
thị lgp-h. 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.
Ngồi ra cịn đường x = const là thành phần hơi không đổi trong hỗn hợp hơi ẩm.
Ưu điểm của đồ thị Mollier
- Khi biết 2 thơng 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 thơng số cịn
lại một cách dễ dàng.
- Biểu diễn chu trình lạnh trên đồ thị Molliet rất dơn giản.
- Các thơng 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 lg -h

16


Hình 1.4 - Đường lỏng và hơi bão hịa
C - D: Đường lỏng bão hòa; C - E: Đường hơi bão hịa; DE: Q trình bay hơi;
E'D': Q 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

Nước

CO2

NH3

R22 Khơng khí

H2

He

Po, bar

221.2

73.8

113.0

49.9

37.7

12.9

2.29

to, ˚C

374.0

31.0

132.4

96.2

-140.7

-239.9

-267.9

hạn

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
khơng khí, nhiệt độ khơng 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

17


Hình 1.5 – Sơ đồ hệ thống lạnh cơ bản

Mơi 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. Q trình lưu động
Là q trình mơi chất lưu động trong hệ thống lanh.

Hình 1.6 – Hệ thống lạnh cơ bản

3.4. Q trình tiết lưu
Là q trình mơi chất lạnh qua van tiết lưu tiết lưu xuống nhiệt độ sôi (to) và áp
suất bay hơi (Po)

18


Hình 1.5 - Van tiết lưu

4. Chu trình nhiệt động của máy lạnh và bơm nhiệt
4.1. Khái niệm và định ngh a chu trình nhiệt động
Trong c¸c m¸y nhiƯt, m¸y lạnh hay trong thực tế kỹ thuật ta th-ờng 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), hơin-ớc giÃn nở trong tuốc bin bọc cách nhiệt (giÃn nở đoạn nhiệt).
Các quá trình trên là những quá trình nhiệt động.
4.2. Chu trỡnh nhit động của máy lạnh và bơm nhiệt
Chu trình nhiệt động ca bm nhit

a. Hoạt động của chu trình.
Trong lò hơi ng-ời ta đốt nhiên liệu. Nhiệt tỏa ra sẽ cung cấp cho n-ớc
nhiệt Q 1 để làm cho n-ớc 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 ng-ng, ở đây hơi n-ớc nhả nhiệt Q 2 cho n-ớc làm
mát và nó ng-ng tụ đẳng áp thành n-ớc. N-ớc ng-ng sẽ đ-ợc bơm n-ớc
đ-a 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 chất theo chiều kim đồng hồ nên chu trình này gọi
là chu trình thuận chiều. Kết quả đà biến một phần nhiệt của nhiên liệu Q1 thành
công L1. Đồng thời luôn luôn phải thải nhiệt Q2 vào môi tr-ờng nh- vậy nhiệt ®é
19


nhiên liệu đ-a vào chu trình là Q1, thải ra mất Q2 phần sử dụng hữu ích để biến
thành công lµ L ct  Q1  Q2
b. HiƯu st nhiƯt của chu trình
Để đánh giá hiệu quả của chu trình ta dïng hiƯu st nhiƯt.
t  1 

Q2
Q1



L ct
1
Q1

Chu tr×nh cã hiƯu st nhiƯt cµng cao cµng tèt.
Chu trình nhiệt ng ca mỏy lnh
a. Khái niệm về máy lạnh.
Máy lạnh là thiết bị tiêu tốn năng l-ợng (công) để đ-a nhiệt từ nguồn lạnh
(có nhiệt độ thấp) đến thải vào môi tr-ờng (nguồn nóng có nhiệt độ cao). Ví dụ tủ

lạnh có nhiệm vụ đ-a nhiệt từ trong tủ ra nhả vào môi tr-ờng có vậy mới duy trì
nhiệt độ thấp trong tủ. Máy điều hòa nhiệt độ có nhiệm vụ đ-a nhiệt từ phòng điều
hòa có nhiệt độ thấp đến giàn nóng nhiệt độ cao để thải vào môi tr-ờng.
b. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh
Máy lạnh gồm 4 bộ phận chủ yếu trên. Trong máy ta đà nạp đầy môi chất
lạnh. Máy hoạt động nh- sau;
Máy nén nén hơi môi chất theo quá trình đoạn nhiệt nhận công L đ-a 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 đ-ợc đ-a vào giàn ng-ng. Trong giàn ng-ng hơi môi chất nhả nhiệt Q1 cho
n-ớc làm mát hay không khí bên ngoài và nó ng-ng tụ đẳng áp thành lỏng có áp
suất p3 = p2 và nhiệt độ T3 < T2. Môi chất lỏng có ¸p st p3 nhiƯt ®é T3 qua van tiÕt
l-u thùc hiện quá trình tiết l-u làm áp suát 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 đ-ợc hút vào máy nén và lặp lại các quá trình trên. Kết quả là: ta tiêu tốn
công L ở máy nén và đ-a đ-ợc nhiệt Q2 trong buồng lạnh đến giàn nóng thải ra
ngoài cho n-ớc làm mát hay không khí bên ngoài. Nh- vậy ta duy trì đ-ợc nhiệt độ
20


trong tủ lạnh ở nhiệt độ thấp so với môi tr-ờng. Trong máy lạnh chiều chuyển động
của môi chất có chiều ng-ợc chiều kim đồng hồ (theo sơ đồ nguyên lý) nên ta gọi
chu trình này là chu trình ng-ợc chiều.
Kết quả ở máy lạnh là tiêu tốn công L nhận nhiệt Q2 ở buồng lạnh, nhả nhiệt
Q1 ở giàn nãng vËy ta cã.
Q1  Q2  L

c. HÖ sè 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 d-ơng, có thể lớn hơn 1 và thực tế th-ờng lớn hơn
1. Chu trình có hệ số làm lạnh càng cao thì càng tốt.
d. Hệ số cấp nhiệt
Ng-ời ta có thể sử dụng máy lạnh để cấp nhiệt. Ví dụ dùng máy điều hòa để
s-ởi ấm trong mùa đông. Máy lạnh dùng để cấp nhiệt gọi là bơm nhiệt. Bơm nhiệt
ng-ời ta sử dụng nguồn nóng Q1 và tiêu tốn công L để chạy máy nén. Để đánh giá
hiệu quả ta dùng hệ số cấp nhiệt


Q1
+1>1
L

Hệ số cấp nhiệt càng cao thì càng tốt. Hiện nay ng-ời 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 s-ởi ấm. Nh- vậy chỉ cần đổi thứ tự chuyển động môi chất
để cho giàn lạnh trong nhà trở thành giàn nóng và ng-ợc lại.
4.3. Chu trỡnh mỏy lnh h th
Cu to: Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.

21


Hình 1.5 mơ tả ngun lý cấu tạo của máy lạnh hấp thụ. Các thiệt bị ngưng tụ,
tiết lưu, bay hơi và các quá trình 2-3, 3-4, 4-1 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. Ngồi mơi chất lạnh trong hệ
thống cịn có dung dịch hấp thụ làm nhiệm vụ đưa môi chất lạnh từ vị trí 1 đến
vị trí 2. Dung dịch sử dụng thường là amoniắc/nước và nước/litibromua.
Hoạt động: Dung dịch loãng trong bình hấp thụ có khả năng hấp thụ hơi mơi
chất sinh ra ở bình bay hơi để trở thành dung dịch đậm đặc. Khi dung dịch trở
thành đậm đặc sẽ được bơm dung dịch bơm lên bình sinh hơi. Ở đây dung dịch
được gia nhiệt đến nhiệt độ cao (đối với dung dịch amoniắc/nước khoảng
22


130°C) và hơi amoniắc sẽ thoát ra khỏi dung dịch đi vào bình ngưng tụ. Do
amoniắc thốt ra, dung dịch trở thành dung dịch loãng, đi qua van tiết lưu dung
dịch về bình hấp thụ tiếp tục chu kỳ mới. Ở đây, do vậy có hai vịng tuần hồn
rõ rệt.
- Vịng tuần hồn dung dịch : HT – BDD – SH – TLDD và trở lại HT
- Vịng tuần hồn môi chất lạnh 1 – HT – BDD – SH – 2 – 3 – 4 – 1.
Trong thực tế và đối với từng loại cặp môi chất : amoniắc/nước hoặc
nước/litibromua cũng như vơi yêu cầu hồi nhiệt đặc biệt máy có cấu tạo khác
nhau.
CÂU HỎI BÀI TẬP:
Câu 1: Hãy nêu khái niệm, các loại chất môi giới và các thông số trạng thái của
chất môi giới?
Câu 2: Hãy nêu khái niệm, các loại Hơi và các thông số trạng thái của hơi?
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
 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI 1
Nội dung:
+ Về ến thức: H u
c ơ
n uy n củ hệ thốn ạnh

.
H u ớc các th ph củ vật chất
+ Về ỹ n n : Áp dụn phù h p vớ từn
ạ ộn cơ phù h p vớ ặc tính
trạn thá à v ệc củ hệ thốn
n uất.
+ Về thá ộ: Rèn uyện tính tỷ ỉ chính ác n t àn và vệ nh c n n h ệp
Phương pháp:
+ Về ến thức: Đ c ánh á bằn hình thức
tr v ết trắc n h ệ .

23


BÀI 2
TRUYỀN NHIỆT
Mục tiêu:
- Trình bày được các khái niệm và định nghĩa về truyền nhiệt.
- Phân tích được quá trình trao đổi nhiệt đối lưu, trao đổi nhiệt bức xạ
- Trình bày được các quy luật truyền nhiệt
Nội dung chính:
1. Dẫn nhiệt
1.1. Các khái niệm và định ngh a
Là quá trình trao đổi nhiệt giữa các vật hay các phần của vật có nhiệt độ khác nhau
khi tiếp xúc trực tiếp với nhau.
Nhiệt chỉ truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp.
Hiện tượng dẫn nhiệt đơn thuần chỉ xảy ra trong chất rắn (Trạng thái tĩnh)
Nếu ta dùng mỏ hàn đốt nóng một thanh đồng (ở hình 1.17) thì trước hết đầu A sẽ
nóng lên sau đó nhiệt sẽ truyền từ A đến B bằng dẫn nhiệt.

Hình 1.17 Dẫn nhiệt từ đầu A đến đầu B của thanh kim loại.
1.2. Dòng nhiệt ổn định dẫn qua vách hẳng và vách trụ
Dẫn nhiệt qua vách hẳng:
a. Qu vách phẳn

ột ớp.

ét sự truyền nhiệt qua một vách phẳng đồng chất có bề dày , có hệ số dẫn
24


nhiệt . Bề mặt trái có nhiệt độ là t2 ( t1>t2). Theo nguyên lý truyền nhiệt sẽ có sự
truyền nhiệt từ bề mặt trái tới bề mặt phải xuyên qua vách.
– Mật độ dòng nhiệt theo định luật Furie:
q  .

t1  t 2





t1  t 2






t1  t 2 t


R
R

b. Qu vách phẳn nh ều ớp :
ét sự truyền nhiệt qua 1 vách phẳng 3 lớp có chiều dày lần lượt là 1, 2, 3
và có hệ số dẫn nhiệt là 1 , 2, 3. Nhiệt độ tại các bề mặt vách là t1,t2,t3
q

t
t


 R R1  R2  R3  1

1

t


2 3

 2 3

Dẫn nhiệt qua vách trụ:
Thường gặp trong kỹ thuật lạnh là dẫn nhiệt qua các ống. Tuỳ thuộc vào nhiệt
độ bên trong hay bên ngồi, nhiệt độ nào cao hơn thì cị sự truyền nhiệt từ ngoài
vào trong hoặc từ trong ra ngoài.
a. Qu vách trụ ột ớp:
ét vách trụ đồng chất có bán kính trong r, bán kính ngồi R, nhiệt độ vách

trong t1, nhiệt độ vách ngoài t2, hệ số dẫn nhiệt  và chiều daì ống là L. Theo DL
Furie ta có: Nhiệt lượng truyền qua 1m chiều dài ống :
ql 

t1  t 2
t

1
R Rtru
ln
2 r

b. Qu vách trụ 3 ớp:
ét sự truyền nhiệt qua 1 vách trụ 3 lớp có các hệ số dẫn nhiệt 1 , 2, 3.và
các bán kính r1, r2, r3,r4 nhiệt độ tại các vách t1, t2, t3, t4
1.3. Nhiệt trở của vách hẳng và vách trụ mỏng
Nhiệt trở là tỷ số giữa độ chênh lệch nhiệt độ ΔT và mật độ dòng nhiệt q :

25