Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh nhân tạo bằng máy nén hơi

Nguyên lý làm việc của hệ thống lạnh nhân tạo bằng máy nén hơi

Sự ra đời của hệ thống lạnh

Người Trung Quốc đã biết cắt gọt và lưu trữ những khối băng từ năm 1.000 trước Công nguyên. Họ dùng băng để ướp lạnh trái cây hoặc rượu. Khi không có sẵn băng ngoài tự nhiên, người Ai Cập và Ấn Độ cổ đại tạo ra nước đá bằng cách để nồi đất nung đựng nước trong đêm lạnh. Các nền văn minh khác, chẳng hạn như người Hy Lạp, La Mã và Do Thái, bảo quản băng tuyết trong hầm chứa và bao phủ xung quanh bằng các loại vật liệu cách nhiệt. Đến thế kỷ 18, người châu Âu đã biết cách thu lượm băng vào mùa đông, ướp muối, bọc trong vải flannel, sau đó cất giữ dưới lòng đất trong nhiều tháng. Băng đá thậm chí còn được vận chuyển đến nhiều địa điểm khác nhau trên thế giới để làm kho lạnh bảo quản thực phẩm. Nhiệt độ càng thấp thì thời gian bảo quản càng lâu, chính vì vậy chiếc tủ lạnh, và xa hơn là những thiết bị lạnh khác để phục vụ sự phát triển và văn minh của nhân loại

Sơ đồ khối cấu tạo hệ thống lạnh nhân tạo bằng máy nén hơi:

Chú thích:

Pk áp suất cao ở thiết bị ngưng tụ
Po áp suất thấp ở thiết bị bay hơi
Tk là nhiệt độ cao ở thiết bị ngưng tụ
To là nhiệt độ thấp ở thiết bị bay hơi
Qk là nhiệt độ tỏa ra ở thiết bi ngưng tụ
Qo là nhiệt độ thu vào ở thiết bị bay hơi
Từ 4 -1 là quá trình hút và nén hơi môi chất
Từ 1-2 là quá trình tỏa nhiệt để ngưng tụ môi chất
Từ 2-3 là quá trình tiết lưu về môi chất
Từ 3-4 là quá trình thu nhiệt để bay hơi
Hệ thống làm lạnh nhân tạo đề được cấu tạo bởi 4 thiết bị chính

+ Máy nén

+ Thiết bị ngưng tụ

+ Thiết bị bay hơi

+ Thiết bị tiết lưu

Điều kiện để hệ thống làm lạnh

Hệ thống làm lạnh phải được cấu tạo bởi 4 thiết bị chính và một vài thiết bị phụ, các thiết bị này được nối ghép với nhau bằng hệ thống ống nối kín để tuần hoàn về gas.
Hệ thống phải được nạp đủ về gas
Máy nén phải hoạt động
Nguyên lý làm lạnh

Dựa vào nguyên lý truyền nhiệt và định luật cân bằng nhiệt mà ta có nguyên lý như sau

Máy nén thực hiện quá trình hút hơi môi chất có áp suất thấp nhiệt độ thấp rồi nén lên áp suất cao, nhiệt độ cao, rồi đẩy vào thiết bị ngưng tụ do có môi trường làm mát nên hơi môi chất tỏa nhiệt để ngưng tụ thành môi chất lỏng. Lỏng môi chất qua thiết bị tiết lưu để tiết lưu về môi chất do thiết bị tiết lưu có tiết diện nhỏ trở lực lớn tạo sự chênh lệch về áp suất.
. Do tính chất đặc trưng mọi chất lỏng khi sôi đều thu nhiệt, sôi ở nơi có áp suất thấp nhiệt độ thấp. Do đó, khi vào thiết bị bay hơi sẽ thu nhiệt của môi trường cần làm lạnh, sản phẩm cần làm lạnh để sôi lúc này môi trường và sản phẩm mất nhiệt có lạnh, hơi môi chất lại được máy nén hút về khép kín vòng tuần hoàn
Ứng dụng của hệ thống lạnh nhân tạo mà ngày nay chúng ta có các sản phẩm như tủ lạnh, điều hòa, kho lạnh, máy kem máy đá, máy hút ẩm, máy sấy…