Hệ thống lạnh máy điều hoà cỡ nhỏ Thiết bị quan trọng nhất trong một hệ thống điều hoà không khí đó chính là hệ thống lạnh . Đối với các máy lạnh công suất nhỏ, người ta thường sử dụng máy nén kiểu kín, môi chất lạnh là frêôn (R12 và R22), dàn lạnh và dàn ngưng là các dàn ống đồng cánh nhôm. Do yêu cầu khác nhau nên quạt sử dụng cho các dàn có khác, cụ thể dàn ngưng sử dụng quạt hướng trục và dàn lạnh sử dụng quạt ly tâm.

Hình 5-4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh máy điều hoà không khí công suất nhỏ Trên hình 5-4 là sơ đồ khai triển của hệ thống lạnh các máy điều hoà công suất nhỏ. Ở đây thiết bị tiết lưu là các ống mao. Mỗi hệ thống lạnh trong máy điều hoà đều bộ điều khiển. Các bộ điều khiển cho phép điều chỉnh và chọn các chế độ làm việc khác nhau, cụ thể : - Bật tắt nguồn điện ON-OFF - Chọn tốc độ quạt, có 3 chế độ: Nhanh, vừa và chậm (Hight, Medium, Low) - Chọn chế độ làm việc: Chế độ làm lạnh, chế độ thông gió, chế độ hút ẩm.. - Đặt nhiệt độ phòng. Khi nhiệt độ phòng đạt yêu cầu thermostat tác động ngừng máy, khi nhiệt phòng lên cao thì khởi động máy hoạt động lại. - Hẹn giờ

Hệ thống điều hoà công suất trung bình và lớn trong đời sống

Sơ đồ nguyên lý Hệ thống máy điều hoà cỡ lớn có nhiều loại: Máy điều hoà dạng tủ, máy điều hoà làm lạnh bằng nước, máy điều hoà VRV. Máy nén lạnh sử dụng cũng có nhiều loại như máy nén piston, máy nén trục vít, máy nén kiểu kín, máy nén ly tâm vv…

Hình 5-5: Sơ đồ hệ thống lạnh máy điều hoà công suất trung bình Trên hình 5- 5 là sơ đồ nguyên lý một hệ thống lạnh sử dụng trong điều hoà không khí công suất trung bình. Sơ đồ này có thể thấy ở các máy điều hoà dạng tủ. Máy nén lạnh có thể là máy nén kín hoặc nửa kín. Trong hệ thống ngoài dàn lạnh và dàn ngưng, các thiết bị còn lại tương đối đơn giản gồm có van tiết lưu, bộ lọc ẩm và van điện từ. Hình 5-6 sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh trong các máy điều hoà kiểu làm lạnh bằng nước (water chiller) với máy nén piston nửa kín và giải nhiệt bằng nước. Trong sơ đồ này cụm máy chiller được sử dụng để làm lạnh nước đến cỡ 7oC, sau đó được các bơm dẫn đến các dàn lạnh gọi là các FCU (fan coil unit ) để làm lạnh không khí. Nước được sử dụng làm chất tải lạnh. Hệ thống có thể là loại giải nhiệt bằng nước hoặc giải nhiệt bằng không khí. Máy giải nhiệt bằng nước có hiệu quả cao và hoạt động ổn định nên thường hay được sử dụng.

Hình 5-6 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh của cụm water chiller

Tính chọn cụm water chiller Bảng 5-3 dưới đây là thông số của các cụm chiller của Carrier, kiểu 30HKA

Bảng 5-3: Thông số nhiệt của cụm chiller Carrier ở điều kiện nhiệt độ nước giải nhiệt ra 35oC và nước lạnh ra 7oC Model Qo, kW Qk, kW Ns, kW 30HKA015 45,4 57,1 11,8 30HKA020 61,3 75,8 14,5 30HKA030 78,5 97,3 18,8 30HKA040 114 146 31,6 30HKA050 153 195 42,9 30HKA060 184 230 45,8 30HKA080 228 291 63,2 30HKA100 302 377 75,1 30HKA120 343 438 94,8 30HKA140 422 530 108 30HKA160 461 588 126

- Xác định lưu lượng nước lạnh : Gnl=QoCpn.Δtnl size 12{G rSub { size 8{ ital "nl"} } = { {Q rSub { size 8{o} } } over {C rSub { size 8{ ital "pn"} } "." Δt rSub { size 8{ ital "nl"} } } } } {}(5-6) - Xác định lưu lượng nước giải nhiệt: Ggn=QKCpn.Δtgn size 12{G rSub { size 8{ ital "gn"} } = { {Q rSub { size 8{K} } } over {C rSub { size 8{ ital "pn"} } "." Δt rSub { size 8{ ital "gn"} } } } } {}, kg/s(5-7) Gnl, Ggn - Lưu lượng nước lạnh và nước giải nhiệt, kg/s; tnl, tgn - Độ chênh nhiệt độ nước lạnh và giải nhiệt đầu vào và đầu ra thiết bị, oK; Cpn - Nhiệt dung riêng của nước, Cp = 4186 J/kg.K. 5.2.3 Hệ thống điều hoà gian chế biến nhà máy chế biến thực phẩm. Một trong những yêu cầu đặc biệt của nhà máy chế biến thực phẩm là nhiệt độ của khu vực chế biến phải đảm bảo không được quá cao để vi sinh chậm phát triển, không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm trong thời gian chế biến.

1- Máy nén; 2- Bình chứa cao áp; 3- Dàn ngưng; 4- Bình tách dầu; 5- Bình giữa mức; 6- Bình thu hồi dầu; 7- Thùng nước lạnh; 8- Bơm nước tuần hoàn; 9- Bơm nước sử dụng; 10- Dàn làm lạnh không khí Hình 5-7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống ĐHKK làm lạnh bằng nước trong các NM chế biến thực phẩm Để điều hoà khu vực chế biến có thể sử dụng hệ thống điều hoà độc lập. Tuy nhiên do trong nhà máy thường có sẵn các hệ thống lạnh khác, đặc biệt hệ thống làm lạnh nước chế biến có thể sử dụng để điều hoà cho gian chế biến. Biện pháp kết hợp này sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất cao nên hiện nay hay được sử dụng. Dưới đây chúng tôi xin giới thiệu phương pháp sử dụng nước được làm lạnh từ cụm máy lạnh trung tâm để điều hoà gian chế biến. Về bản chất đây chính là hệ thống điều hoà kiểu làm lạnh bằng nước.

Sơ đồ nguyên lý Trên hình 5-7 là sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà làm lạnh bằng nước trong các nhà máy chế biến thực phẩm. Về mặt nguyên lý, hệ thống không khác hệ thống lạnh máy water chiller, ở đây chỉ có một số điểm khác là sử dụng dàn bay hơi kiểu tấm bản để làm lạnh nước. Nước sau khi ra khỏi dàn lạnh được trữ vào thùng nước lạnh và có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Tuy nhiên cần lưu ý đến yếu tố chất lượng nước khi sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Nếu nước đã được sử dụng để điều hoà không bao giờ được sử dụng để chế biến thực phẩm. Nước sử dụng để chế biến xong, không thực hiện tuần hoàn ngược để làm lạnh mà được loại bỏ.

Dàn lạnh không khí Dàn lạnh không khí làm lạnh bằng nước được gọi là fan coi unit (FCU) có cấu tạo gồm : Dàn trao đổi nhiệt nước - không khí, ống đồng cánh nhôm (hoặc ống sắt cánh nhôm), quạt ly tâm tuần hoàn gió, máng hứng nước ngưng, vỏ bao che và lọc bụi. Trên bảng giới thiệu đặc tính nhiệt và công suất lạnh FCU của hãng

Bảng 5-3 : Thông số kỹ thuật FCU của hãng Carierr Đặc tính Đơn vị Mã hiệu 002 003 004 006 008 010 012 Lưu lượng gió- Tốc độ cao- Tốc độ trung bình- Tốc độ thấp m3/hm3/hm3/h 449380317 513440337 520457387 827744599 1066945783 12741153950 153414821223 QuạtSố lượng quạtKích thước quạtVât liệu Dạng Quạt ly tâm lồng sôc Cái 1 1 1 2 2 3 3 mm 144 x 165,5L Thép tráng kẽm Điện nguồn Số lượng quạtCông suất W 220V / 1Ph / 50Hz 1 1 1 1 1 2 2 32 38 49 63 94 100 135 - Ống nước vào / ra 3/4” - Ống nước ngưng 42CLA 42VLA/VMA Đường kính trong ống 26mmỐng mềm đường kính ngoài 20mm - Cụm trao đổi nhiệt Ống đồng, cánh nhôm gợn sóng - Số dãy Dãy 2 3 3 3 3 3 3 - Mật độ cánh Số cánh /1 in 12 12 12 12 12 12 12 - Diện tích bề mặt m2 0,10 0,10 0,10 0,15 0,192 0,226 0,262 - Ống trao đổi nhiệt inch 3/8” 3/8” 3/8” 3/8” 3/8” 3/8” 3/8” - Áp suất làm việc kG/cm2 10 kG/cm2 - Khối lượng+ 42 CLA+ 42 VLA+ 42 CMA kg 26 27 27 34 38 47 52 kg 24 25 25 31 35 43 48 kg 18 19 19 24 27 33 38 - Công suất lạnh+ Nhiệt hiện+ Nhiệt toàn phầntnl=7oC,tkk=26oC, =55% WW 18482303 19313322 23554000 34155527 48447641 52678605 626210062

tnl - Nhiệt độ nước lạnh vào FCU tkk - Nhiệt độ không khí vào * Các loại FCU : CLA : Loại giấu, VLA, VMA đặt nền

HỆ THỐNG LẠNH TRONG TỦ LẠNH GIA ĐÌNH VÀ THƯƠNG NGHIỆP

Hệ thống lạnh tủ lạnh gia đình Hệ thống lạnh của tủ lạnh gia đình khá đơn giản. Máy nén là máy kiểu kín, dàn ngưng tụ có dạng ống xoắn hoặc dạng tấm (sử dụng vỏ của tủ lạnh giải nhiệt thay cho dàn ngưng), giải nhiệt bằng không khí đối lưu tự nhiên. Dàn lạnh dạng ống xoắn, sử dụng ngăn chứa làm cánh tản nhiệt. Môi chất lạnh thường được sử dụng trước đây là R12 và hiện nay là R134a. Tủ lạnh có 2 ngăn: một ngăn bảo quản thực phẩm, có nhiệt độ thấp và một ngăn bảo quản rau quả, nhiệt độ cao hơn. Tuy hai ngăn có nhiệt độ khác nhau nhưng ở đây người ta không thiết kế hệ thống ở 2 nhiệt độ bay hơi mà chỉ có một chế độ với 02 dàn lạnh nối tiếp, dàn lạnh đông ở phía trước và có diện tích bề mặt lớn hơn so với dàn làm lạnh ở phía sau. Điều căn bản tạo nên sự khác biệt về nhiệt độ trong các ngăn là công suất làm lạnh của các dàn lạnh. Công suất làm lạnh ngăn đông lớn hơn nhiều so với ngăn lạnh. Hệ thống đóng ngắt tự động nhờ thermostat cảm biến nhiệt độ ngăn lạnh. Xả băng cho ngăn đông bằng gas nóng.

Hình 5-8 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh tủ lạnh gia đình Hệ thống lạnh các buồng bảo quản thực phẩm thương nghiệp (Show case) Tủ lạnh thương nghiệp (show case) được sử dụng bảo quản thực phẩm trong các siêu thị, nhà hàng. Thực phẩm gồm 2 loại và yêu cầu bảo quản ở các chế độ khác nhau, đó là thực phẩm có nguồn gốc động vật và rau quả. Vì thế, tủ lạnh thương nghiệp thường có 02 ngăn : Ngăn bảo quản thịt, cá và ngăn bảo quản rau quả. Chế độ nhiệt bảo quản của thịt cá là -20oC và rau qủa ở nhiệt độ +5oC. Để tạo ra các chế độ nhiệt khác nhau đó người ta chọn giải pháp, duy trì hai chế độ bay hơi cho các dàn lạnh. Để làm việc ở hai áp suất bay hơi trên sơ đồ nguyên lý cần phải có trang bị van điều chỉnh áp suất hút KVP. Van này được đặt ở đầu ra của dàn lạnh có nhiệt độ bay hơi cao (tức áp suất bay hơi cao). Như vậy khi làm việc áp suất hút của máy nén tương ứng với áp suất dàn có nhiệt độ thấp (hình 5-9). Mỗi dàn lạnh hoạt động hoàn toàn độc lập và được điều khiển bằng thermostat KP 61, nhằm khống chế nhiệt độ của các ngăn cho phù hợp yêu cầu bảo quản thực phẩm. Thermostat điều khiển việc đóng mở van điện từ cấp dịch cho các dàn lạnh. Máy lạnh sử dụng thường là máy nén kín hoặc nửa kín. Hệ thống có trang bị đầy đủ các thiết bị bảo vệ và điều khiển.

Hình 5-9 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh của tủ lạnh thương nghiệp (show case) Trên hình 5-10 là sơ đồ hệ thống lạnh hoạt đông ở nhiều chế độ bay hơi khác nhau., thương được sử dụng cho các tủ lạnh thương nghiệp, để bảo quản các thực phẩm nông sản có nhiệt độ yêu cầu khác nhau. Trong trường hợp này có 03 ngăn với 3 chế độ nhiệt độ khác nhau là 0, +5 và +8oC. đầu ra các dàn lạnh các buồng +5 và +8oC có trang bị các van điều áp KVP , riêng dàn lạnh có chế độ nhiệt độ thấp nhất 0oC là chế độ làm việc của máy nén nên không cần. Mỗi dàn lạnh có trang bị 01 thiết bị hồi nhiệt HE.

Hình 5-10 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh hoạt động ở nhiều chế độ bay hơi Hệ thống lạnh xe tải lạnh Trên hình 5-11 giới thiệu sơ đồ hệ thống máy lạnh các xe tải lạnh. Máy được sử dụng làm lạnh không khí trong xe tải trong quá trình vận chuyển các mặt hàng tươi sống hoặc đông lạnh. Hệ thống gồm máy nén piston nửa kín, các dàn lạnh, dàn nóng, bình chứa gas dạng đứng, bộ lọc ẩm, bình hồi nhiệt. Máy cũng được xả băng bằng gas nóng. Ống hút và ống đẩy của máy nén có trang bị ống nối mềm để khử chấn động từ máy nén truyền theo đường ống. Hệ thống cũng được trang bị các thiết bị bảo vệ và điều khiển đầy đủ. Phương pháp xả băng cho dàn lạnh cũng bằng gas nóng. Quá trình hoạt động của máy hoàn toàn tự động nhờ thermostat.

Máy nén; 2- Dàn ngưng; 3- Bình chứa; 4- Lọc ẩm; 5- TB hồi nhiệt 6- Tiết lưu; 7- Dàn lạnh, SV- Van điện từ

Hình 5-11 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống lạnh của xe tải lạnh

HỆ THỐNG LÀM LẠNH NƯỚC CHẾ BIẾN

Sơ đồ nguyên lý Trong các nhà máy chế biến thực phẩm để đảm bảo vệ sinh thực phẩm yêu cầu nước chế biến phải có nhiệt độ tương đối thấp cỡ 7oC.

1- Máy nén; 2- Bình chứa cao áp; 3- Dàn ngưng; 4- Bình tách dầu; 5- Bình trống tràn; 6- Bộ làm lạnh nước; 7- Bồn chứa nước lạnh; 8- Bơm tuần hoàn; 9- Bơm tiêu thụ

Hình 5-12: Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm lạnh nước chế biến Về nguyên tắc có thể sử dụng cụm máy lạnh chiller để làm lạnh nước, tuy nhiên phương pháp này thường không kinh tế vì phải nhập nguyên cụm chiller khá đắt tiền. Vì thế trên thực tế nhiều nhà máy chế biến lựa chọn phương án lắp đặt hệ thống rời bằng cách chỉ nhập máy nén lạnh và một số trang thiết bị đặc biệt còn các thiết bị khác chế tạo trong nước để giảm giá thành sản phẩm, nhưng vẫn đảm bảo hoạt động rất hiệu quả, bền và đẹp. Trên hình 5-12 là sơ đồ nguyên lý hệ thống làm lạnh nước chế biến. Điểm đặc biệt trong sơ đồ này là dàn lạnh sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm bản của Alfalaval, cấp dịch theo kiểu ngập lỏng và do đó thời gian làm lạnh rất nhanh đảm bảo yêu cầu sản xuất và nhu cầu lớn về nước lạnh trong các nhà máy chế biến thực phẩm. Tính toán công suất lạnh hệ thống

Tổn thất nhiệt để làm lạnh nước Tổn thất nhiệt do làm lạnh nước là tổn thất lớn nhất trong hệ thống này và được xác định như sau: Q1 = Gn.Cn.(t’n - t”n) / 3600 = Gn.qn, W(5-8) Gn - Khối lượng nước cần làm mát trong một giờ, kg/h; Cn - Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 4186 J/kg.K; t’n, t”n - Nhiệt độ nước trước và sau làm lạnh, oC; qn - Nhiệt làm lạnh 01 kg nước từ nhiệt độ t’n đến t”n trong 1 giờ, J/kg.

Bảng 5-4: Nhiệt lượng qn(J/kg) phụ thuộc nhiệt độ nước vào Nhiệt đột’n, oC Nhiệt độ nước ra, t”n, oC 3 5 7 10 12 15 25 25,581 23,256 20,930 17,442 15,116 11,628 30 31,395 29,069 26,744 23,256 20,930 17,442 35 37,209 34,883 32,558 29,069 26,744 23,256

Tổn thất nhiệt qua bình trữ nước lạnh Thùng trữ nước lạnh có cấu tạo hình trụ, tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che thùng có thể được tính theo công thức sau : Q = k.h.t(5-9) trong đó: k=11Π.d1.α1+∑12.Π.λilndi+1di+1Π.d2.α2 size 12{k= { {1} over { { {1} over {Π "." d rSub { size 8{1} } "." α rSub { size 8{1} } } } + Sum { { {1} over {2 "." Π "." λ rSub { size 8{i} } } } } "ln" { {d rSub { size 8{i+1} } } over {d rSub { size 8{i} } } } + { {1} over {Π "." d rSub { size 8{2} } "." α rSub { size 8{2} } } } } } } {},W/m2.K;(5-10) h - Chiều cao qui đổi của thùng, m; d1, dn+1 là đường kính trong cùng và ngoài cùng của thùng, m; 1 - Hệ số toả nhiệt bên trong thùng ra nước lạnh , W/m2.K; 2 - Hệ số toả nhiệt bên ngoài thùng, W/m2.K; t = t1 - t2: Hiệu nhiệt độ không khí bên ngoài và nước lạnh bên trong bình, oC; i - Hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu, W/m.K. STT Tên lớp vật liệu Độ dày, mm Hệ số dẫn nhiệtW/m.K 1 Lớp inox vỏ ngoài 0,5  0,6 45,3 2 Lớp polyurethan 100  150 0,018  0,020 3 Lớp vỏ inox thùng 3  4 45,3