- Trang Chủ
- Điện - Điện tử
- Giáo trình Kỹ thuật lạnh (Nghề: Điện công nghiệp - Trình độ Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Nghề An Giang
Xem mẫu
- ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: KỸ THUẬT LẠNH
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ
Ban hành theo Quyết định số 568/QĐ-CĐN ngày 21 tháng 5 năm 2018
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang
An Giang – Năm 2018
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
LỜI GIỚI THIỆU
Kỹ thuật lạnh đã ra đời hàng trăm năm nay và được sử dụng rất rộng rãi trong
nhiều ngành kỹ thuật rất khác nhau: Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực
phẩm, công nghiệp hoá chất, công nghiệp rượu, bia, sinh học, đo lường tự động, kỹ
thuật sấy nhiệt độ thấp, xây dựng, công nghiệp dầu mỏ, chế tạo vật liệu, dụng cụ, thiết
kế chế tạo máy, xử lý hạt giống, y học, thể thao, trong đời sống vv...
Ngày nay ngành kỹ thuật lạnh đã phát triển rất mạnh mẽ, được sử dụng với nhiều
mục đích khác nhau, phạm vi ngày càng mở rộng và trở thành ngành kỹ thuật vô cùng
quan trọng, không thể thiếu được trong đời sống và kỹ thuật của tất cả các nước. và lạnh
được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực như: Ứng dụng trong sản xuất bia, nước
ngọt, Ứng dụng trong công nghiệp hoá chất, Ứng dụng trong siêu dẫn, Ứng dụng trong
y tế và sinh học cryô, Ứng dụng trong thể thao, Ứng dụng trong điều hoà không khí.
Ngày nay kỹ thuật điều hoà được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống và trong
công nghiệp. Khâu quan trọng nhất trong các hệ thống điều hoà không khí đó là hệ
thống lạnh
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đời sống người dân ngày càng được
nâng cao. Ở Việt Nam trong những năm gần đây nhu cầu sử dụng thiết bị làm lạnh ngày
một tăng nhanh. Đã có rất nhiều nhà sử dụng hệ thống lạnh dân dụng, ngày có nhiều nhà
máy đông lạnh thực phẩm xuất khẩu như tôm, cá, rau quả và nhà máy nước đá đã xuất
hiện ở hầu hết các tỉnh thành trên cả nước.
Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới có nhiệt độ ban ngày rất cao mà nhu cầu
sử dụng nước giải khát của người dân hằng ngày rất cao, nên đòi hỏi kỹ thuật lạnh phải
phát triển vượt bậc để đáp ứng nhu cầu đó. Vì thế mà cuốn giáo trình kỹ thuật lạnh này
đã được viết nhằm để phục vụ nhu cầu học tập của học sinh ngành điện công nghiệp về
môn học kỹ thuật lạnh.
Tài liệu gồm có 12 chương khái quát một cách chi tiết về kỹ thuật lạnh hiện nay,
đồng thời cũng cung cấp cho sinh viên những kỹ năng cơ bản nhất trong kỹ thuật lạnh.
Trang 1
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
Giáo trình chắc chắn không tránh khỏi sự thiếu sót. Rất mong sự đóng góp ý kiến
của quý đồng nghiệp và các em học sinh. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Điện,
Trường Cao Đẳng Nghề An Giang.
Xin trân trọng cảm ơn.
An Giang, ngày 09 tháng 10 năm 2018
Biên soạn
TRẦN TẤN LỘC
Trang 2
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
MỤC LỤC
ĐỀ MỤC TRANG
LỜI GIỚI THIỆU ....................................................................... 1
MỤC LỤC .................................................................................... 3
Chƣơng 1: Nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt
Bài 1: Cơ sở nhiệt động lực học kỹ thuật. .................................................. 12
Bài 2: Cơ sở truyền nhiệt. ........................................................................... 17
Chƣơng 2: Các hệ thống lạnh thông dụng và vật liệu lạnh
Bài 1: Hệ thống lạnh thông dụng ............................................................... 21
Bài 2: Vật liệu lạnh...................................................................................... 24
Chƣơng 3: Chu trình lạnh
Bài 1: Chu trình 1 cấp ................................................................................. 28
Bài 2: Chu trình 2 cấp ................................................................................. 37
Chƣơng 4: Máy nén lạnh
Bài 1: Các loại máy nén lạnh ...................................................................... 43
Chƣơng 5: Thiết bị ngƣng tụ
Bài 1: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước ............................................. 50
Bài 2: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí ........................ 53
Bài 3: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí ...................................... 57
Chƣơng 6: Thiết bị bay hơi
Bài 1: Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí ................................................ 59
Bài 2: Thiết bị bay hơi làm lạnh nước......................................................... 62
Chƣơng 7: Thiết bị tiết lƣu
Bài 1: Các loại tiết lưu................................................................................. 66
Chƣơng 8: Thiết bị phụ trong hệ thống lạnh
Bài 1: Các loại thiết bị phụ .......................................................................... 71
Chƣơng 9: Các thiết bị điện thƣờng hay sử dụng trong hệ thống lạnh
Bài 1: Thiết bị điện trong hệ thống lạnh công nghiệp................................. 87
Bài 2: Thiết bị điện trong hệ thống lạnh dân dụng ..................................... 92
Trang 3
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
Chƣơng 10: Mạch điện tủ lạnh.
Bài 1: Lắp đặt mạch điện tủ lạnh đơn giản ................................................. 101
Bài 2: Lắp đặt mạch điện tủ lạnh xả đá bằng tay ........................................ 104
Bài 3: Lắp đặt mạch điện tủ lạnh xả đá tự động. ........................................ 107
Chƣơng 11: Kết nối mô hình hệ thống lạnh.
Bài 1: Đường ống và kỹ thuật gia công đường ống. ................................... 111
Bài 2: Hàn mối hàn đồng với đồng. ............................................................ 118
Bài 3: Hàn mối hàn đồng với sắt ................................................................. 119
Bài 4: Sửa chữa hệ thống lạnh gia dụng ..................................................... 120
Tài liệu tham khảo .................................................................................... 126
Trang 4
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
CHƢƠNG TRÌNH MÔ ĐUN
Tên mô đun: KỸ THUẬT LẠNH
Mã mô đun: MĐ 14
Thời gian thực hiện mô đun: 90 giờ (Lý thuyết: 27 giờ, thực hành, thí nghiệm,
thảo luận: 47 giờ, bài tập: 0 giờ, kiểm tra: 16 giờ).
I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN
1. Vị trí:
- Là mô đun dành cho học sinh hệ cao đẳng nghề sau khi đã học xong các
chuyên ngành, giúp cho học sinh có những khái niệm cơ bản về kỹ thuật lạnh
- Mô đun này sẽ cung cấp những kiến thức và kỹ năng cơ bản, cung cấp các
kiến thức về các thiết bị của hệ thống lạnh như: Máy nén, hệ thống máy lạnh dân
dụng, công nghiệp.
2. Tính chất: Là mô đun kỹ thuật cơ sở, thuộc các môn học, mô đun đào tạo
nghề bắt buộc.
II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN
1. Về kiến thức:
- Cung cấp các kiến thức cơ bản nhất về cơ sở nhiệt động lực học, các hệ
thống lạnh, vật liệu lạnh, các thiết chính và phụ trong hệ thống lạnh, giúp học sinh
có thể sửa những hư hỏng trong hệ thống dân dụng..
- Cung cấp kiến thức về thử nghiệm các thiết bị và mô hình các hệ thống lạnh
như: máy nén, hệ thống máy lạnh.
2. Về kỹ năng:
Rèn luyện các kỹ năng gia công đường ống dùng trong kỹ thuật lạnh. Kỹ năng
thử nghiệm máy nén, kết nối, lắp ráp, hàn kết nối ống, sửa chữa hệ thống lạnh dân
dụng.
3. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc
- Hình thành tính cẩn thận chính xác logic khoa học
III. NỘI DUNG MÔ ĐUN
1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian:
Thời gian (giờ)
Thực
hành,
thí
TT Tên chương, mục Tổng Lý Kiểm
nghiệm,
số thuyết tra
thảo
luận,
bài tập
1 Bài mở đầu 0,5 0,5
2 Chương 1: Cơ sở nhiệt động lực học kỹ 3,5 3,5
thuật và truyền nhiệt
3 Chương 2: Các hệ thống lạnh thông dụng 4 4
và vật liệu lạnh
Trang 5
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
4 Chương 3: Chu trình lạnh 4 3 1
5 Chương 4: Máy nén lạnh 12 2 6 4
Kiểm tra định kỳ lần 1 4
6 Chương 5: Thiết bị ngưng tụ 2 2
7 Chương 6: Thiết bị bay hơi 2 2
8 Chương 7: Thiết bị tiết lưu 2 2
9 Chương 8: Các thiết bị phụ trong hệ thống 4 2 2
lạnh
10 Chương 9: Các khí cụ điện trong hệ thống 4 2 2
lạnh
11 Chương 10: Mạch điện cơ bản trong hệ 22 2 12 8
thống lạnh
Kiểm tra định kỳ lần 2 8
12 Chương 11: Kết nối mô hình hệ thống 30 2 24 4
máy lạnh
Kiểm tra định kỳ lần 3 4
Ôn thi hết môn 2
Cộng 90 27 47 16
2. Nội dung chi tiết:
Bài mở đầu. Thời gian: 0,5 giờ
A. Mục tiêu:
- Giới thiệu cho sinh viên biết về vị trí mô đun và tầm quan trọng của môn
học
B. Nội dung:
1. Trình bày khái quát về môn kỹ thuật lạnh
Chƣơng 1: Cơ sở nhiệt động lực học kỹ thuật và truyền nhiệt.
Thời gian: 3,5 giờ
Bài 1: Cơ sở nhiệt động lực học kỹ thuật. Thời gian: 2 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được khái quát về nhiệt động lực học kỹ thuật.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Khái niệm về nhiệt động lực học kỹ thuật
2. Các đơn vị đo trong nhiệt động lực học kỹ thuật
3. Khái niệm về nhiệt độ, áp suất
Bài 2: Cơ sở truyền nhiệt. Thời gian: 1,5 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được các khái niệm về truyền nhiệt.
- Lập được các biểu thức tính truyền nhiệt.
Trang 6
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Khái niệm về truyền nhiệt
2. Các công thức tính toán truyền nhiệt
Chƣơng 2: Các hệ thống lạnh thông dụng và vật liệu lạnh.
Thời gian: 4 giờ
Bài 1: Hệ thống lạnh thông dụng. Thời gian: 3 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được sơ đồ các hệ thống lạnh.
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của hệ thống lạnh nén hơi.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Hệ thống máy lạnh nén hơi
2. Hệ thống máy lạnh hấp thụ
3. Hệ thống máy lạnh nhiệt điện
Bài 2: Vật liệu lạnh. Thời gian: 1 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được các loại vật liệu cách nhiệt.
- Trình bày được các loại vật liệu cách ẩm.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Vật liệu cách nhiệt
2. Vật liệu cách ẩm
Chƣơng 3: Chu trình lạnh. Thời gian: 4 giờ
Bài 1: Chu trình 1 cấp. Thời gian: 1 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của chu trình 1 cấp nén.
- Vẽ được sơ đồ chu trình 1 cấp nén.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Chu trình khô
2. Chu trình quá lạnh
3. Chu trình quá nhiệt
Bài 2: Chu trình 2 cấp. Thời gian: 3 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của chu trình 2 cấp nén.
- Vẽ được sơ đồ chu trình 2 cấp nén.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
Trang 7
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
1. Chu trình 2 cấp nén làm mát trung gian không hoàn toàn
2. Chu trình 2 cấp nén làm mát trung gian hoàn toàn
3. Chu trình 2 cấp nén làm mát trung gian hoàn toàn có ống xoắn
Chƣơng 4: Máy nén lạnh. Thời gian: 14 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của các loại máy nén.
- Phân biệt được các loại máy nén.
- Tháo lắp được máy nén pittong.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Máy nén pittong
2. Máy nén trục vít
3. Máy nén xoắn ốc
Kiểm tra định kỳ lần 1 Thời gian: 4 giờ
Chƣơng 5: Thiết bị ngƣng tụ. Thời gian: 2 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị ngưng tụ.
- Phân biệt được các loại thiết bị ngưng tụ.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước
2. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí
3. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí
Chƣơng 6: Thiết bị bay hơi. Thời gian: 2 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị bay hơi.
- Phân biệt được các loại thiết bị bay hơi.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí
2. Thiết bị bay hơi làm lạnh nước
Chƣơng 7: Thiết bị tiết lƣu. Thời gian: 2 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị tiết lưu.
- Phân biệt được các loại thiết bị tiết lưu.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Van tiết lưu nhiệt
2. Van tiết lưu điện tử
3. Van tiết lưu tay
Trang 8
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
Chƣơng 8: Các thiết bị phụ trong hệ thống lạnh. Thời gian: 4 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị phụ.
- Phân biệt được các loại thiết bị phụ.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Bình tách dầu
2. Bình chứa cao áp
3. Bình chứa thấp áp
4. Bình trung gian
5. Bình hồi nhiệt
Chƣơng 9: Các khí cụ điện trong hệ thống lạnh. Thời gian: 4 giờ
Bài 1: Thiết bị điện trong hệ thống lạnh công nghiệp. Thời gian: 1 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của các loại rơle áp suất.
- Phân biệt được các loại rơle áp suất.
- Học tập nghiêm túc.
B. Nội dung:
1. Rơle áp suất thấp
2. Rơle áp suất cao
3. Rơle áp suất kép
4. Rơle áp suất dầu
Bài 2: Thiết bị điện trong hệ thống lạnh dân dụng. Thời gian: 3 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của các loại thiết bị điện trong hệ
thống lạnh dân dụng.
- Đo, kiểm tra được các loại thiết bị điện trong hệ thống lạnh dân dụng.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Rơle khởi động
2. Rơle bảo vệ
3. Rơle nhiệt độ
4. Rơle xả đá
5. Rơle độ âm
6. Rơle độ dương
7. Điện trở xả đá
Chƣơng 10: Mạch điện cơ bản trong hệ thống lạnh. Thời gian: 22 giờ
Bài 1: Lắp đặt mạch điện đơn giản cho tủ lạnh dân dụng. Thời gian: 4 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch điện đơn giản cho tủ lạnh.
Trang 9
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
- Lắp được mạch điện đơn giản cho tủ lạnh.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Sơ đồ nguyên lý mạch điện
2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện
3. Lắp mạch điện theo sơ đồ
Bài 2: Lắp đặt mạch điện xả đá bằng tay của tủ lạnh dân dụng.
Thời gian: 4 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch điện xả đá bằng tay.
- Lắp được mạch điện xả đá bằng tay.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Sơ đồ nguyên lý mạch điện
2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện
3. Lắp mạch điện theo sơ đồ
Bài 3: Lắp đặt mạch điện tủ lạnh dân dụng xả đá tự động.
Thời gian: 10 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý hoạt động của mạch điện xả đá tự động.
- Lắp được mạch điện xả đá tự động.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Sơ đồ nguyên lý mạch điện
2. Nguyên lý hoạt động của mạch điện
3. Lắp mạch điện theo sơ đồ
Kiểm tra định kỳ lần 2 Thời gian: 8 giờ
Chƣơng 11: Kết nối mô hình hệ thống máy lạnh. Thời gian: 28 giờ
Bài 1: Đƣờng ống và kỹ thuật gia công đƣờng ống Thời gian: 4 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được quy trình kỹ thuật gia công đường ống.
- Gia công được các loại ống.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Kỹ thuật uốn ống
2. Kỹ thuật nong ống
3. Kỹ thuật loe ống
Bài 2: Hàn mối hàn đồng với đồng. Thời gian: 4 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được quy trình kỹ thuật hàn ống đồng.
Trang 10
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
- Hàn được các loại ống đồng.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Kỹ thuật mồi và tắt mỏ hàn gió đá
2. Kỹ thuật hàn ống đồng với đồng
Bài 3: Hàn mối hàn đồng với ống sắt. Thời gian: 4 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được quy trình kỹ thuật hàn ống đồng với ống sắt.
- Hàn được các loại ống đồng với ống sắt.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Kỹ thuật mồi và tắt mỏ hàn gió đá
2. Kỹ thuật hàn ống đồng với ống sắt
Bài 4: Sửa chữa hệ thống lạnh gia dụng. Thời gian: 12 giờ
A. Mục tiêu:
- Trình bày được quy trình cân cáp, thử kín, hút chân không, nạp gas tủ lạnh.
- Thực hiện được các quy trình cân cáp, thử kín, hút chân không, nạp gas tủ
lạnh.
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
B. Nội dung:
1. Quy trình cân cáp
2. Quy trình thử kín
3. Quy trình hút chân không
4. Quy trình nạp gas
Kiểm tra định kỳ lần 3 Thời gian: 4 giờ
Ôn thi hết môn Thời gian: 2 giờ
Trang 11
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
CHƢƠNG 1: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT VÀ
TRUYỀN NHIỆT.
BÀI 1: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT
* MỤC TIÊU:
Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:
- Trình bày được các khái niệm cơ bản trong nhiệt động lực học và truyền
nhiệt;
- Đổi được các loại nhiệt độ;
- Thái độ học tập nghiêm túc.
1. Nhiệt độ
a. Nhiệt độ và trạng thái của vật chất
Nhiệt độ
Nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho độ nóng – lạnh của vật thể. Nó thể hiện
cho tính chất của vật thể có các phần tử vật chất chuyển động nhiệt là nhanh hay
chậm. Thông thường, ta vẫn hiểu rằng vật càng nóng có nhiệt độ cao thì chuyển
động nhiệt nhanh hơn các vật lạnh, có nhiệt độ thấp.
-Nhiệt độ tới hạn: Là nhiệt độ cao nhất của một chất bất kỳ, tại đó trạng thái
hơi có thể được chuyển sang trạng thái lỏng bất kể áp suất tác dụng.
-Nhiệt độ bão hòa: Là nhiệt độ mà tại đó trạng thái lỏng và trạng thái hơi của
chất làm lạnh có thể cùng tồn tại.
-Nhiệt độ bầu khô: Là loại nhiệt độ khi đo được bằng nhiệt kế thông thường.
-Nhiệt độ bầu ướt: Là nhiệt độ khi đo được bằng nhiệt kế thông thường nhưng
bầu đo có bọc bông thấm nước để duy trì độ ẩm khi đo.
Trạng thái
Vật chất tồn tại ở 3 trạng thái chính là thể rắn, thể lỏng và thể hơi. Trạng thái
của vật chất được quyết định bởi các thông số trạng thái: áp suất, nhiệt độ và nhiệt
dung.
Để hiểu rõ về trạng thái rắn, lỏng, hơi của vật chất ta lấy nước làm ví dụ. Nếu
có một cục nước đá ở thể rắn và cấp nhiệt cho nó, cục nước đá sẽ nóng dần lên và
đến 0oC nó bắt đầu hóa lỏng, từ lúc bắt đầu hóa lỏng cho đến khi hóa lỏng hoàn
toàn, nước đá vẫn thu nhiệt, tuy nhiên nhiệt độ không tăng và giữ nguyên ở 0 oC.
Sau khi hóa lỏng hoàn toàn nước lại bắt đầu tăng nhiệt độ. Tới 100 oC nước bắt đầu
sôi. Nếu cấp nhiệt tiếp tục, nước sẽ tiếp tục sôi ở nhiệt độ không đổi. Sau khi sôi
hết, nếu tiếp tục cấp nhiệt, nhiệt độ không khí sẽ tăng lên.
Trang 12
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
Hình 1.1: Sự thay đổi trạng thái của nước khi cấp nhiệt
* Các quá trình biến đổi cơ bản của vật chất là
- Hóa hơi: Là quá trình biến đổi từ thể lỏng sang thể hơi.
- Ngưng tụ: Là quá trình biến đổi từ thể hơi sang thể lỏng.
- Tan chảy: Là quá trình biến đổi từ thể rắn sang thể lỏng.
- Kết đông: Là quá trình biến đổi từ thể lỏng sang thể rắn.
- Thăng hoa: Là quá trình biến đổi trực tiếp từ thể rắn sang thể hơi mà không
qua thể lỏng.
Hình 1.2: Các quá trình biến đổi cơ bản của vật chất
b. Các loại nhiệt độ thông dụng
Nhiệt độ bách phân (oC)
Đây là nhiệt độ được sử dụng phổ biến hiện nay, nó được xác định trên cơ sở
nhiệt độ sôi và nhiệt độ đông đặc của nước tinh khiết ở áp suất khí quyển.
- Nước sôi: 100oC
- Nước đang đóng băng: 0oC
Nhiệt độ Kelvin (K)
Đây là nhiệt độ dùng để tính toán nhiệt động học:
- Nước sôi: 373,16K
- Nước đang đóng băng: 273,16K
Như vậy 0K tương ứng với -273oC
Nhiệt độ Fahrenheit (oF)
Đây là nhiệt độ sử dụng cho hệ đơn vị Anh – Mỹ.
- Nước sôi: 212oF
Trang 13
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
- Nước đang đóng băng: 32oF.
Nhiệt độ Rankine (0R)
Được sử dụng trong các công thức tính toán nhiệt động ở các nước: Anh, Mỹ,
Úc…
Quan hệ giữa các loại nhiệt độ
t 0C T 0 K 273,15
T 0 R 1,8.T 0 K
t 0 F T 0 R 459,67
t 0C t 0 F 32
5
9
c. Các loại nhiệt kế thông dụng
Nhiệt kế thủy ngân (Nhiệt kế dựa vào sự dãn nỡ của thể lỏng)
Khi nhiệt độ thay đổi thì thể tích của cột thủy ngân thay đổi, cột thủy ngân sẽ
chỉ nhiệt độ tương ứng được ghi trên nhiệt kế.
Nhiệt kế dựa vào sự dãn nỡ của thể khí
Trong một thể tích nhất định, khi thay đổi nhiệt độ thì áp suất thay đổi. Người
ta dùng một áp kế để đo áp suất này, nhưng trên áp kế không ghi các giá trị áp suất
mà ghi nhiệt độ tương ứng với áp suất đó.
Nhiệt kế có cấu tạo là một áp kế được nối với bóng cảm nhiệt thông qua một
ống mao dẫn. Khi nhiệt độ thay đổi thì áp suất bóng cảm nhiệt thay đổi, áp suất
này làm thay đổi kim chỉ nhiệt độ.
Nhiệt kế điện tử
Cảm biến là một nhiệt điện trở, khi nhiệt độ thay đổi thì giá trị điện trở thay
đổi làm điện áp thay đổi. Sự thay đổi này được khuếch đại và đồng hồ chỉ thị ghi
giá trị tương ứng.
Ưu điểm của kết cấu này là có thể đo nhiệt độ từ xa và có thể đo nhiệt độ từ
nhiều nơi khác nhau
Trong thực tế, người ta dùng nhiệt kế tự ghi có núm chọn và bút ghi (nhiều
màu) được điều khiển bằng động cơ bước. Cứ mỗi chu kỳ núm chọn và bút ghi
thay đổi vị trí để ghi lại nhiệt độ từng điểm.
2. Áp suất
a Khái niệm:
Áp suất là lực tác dụng đều lên một đơn vị diện tích theo hướng vuông góc.
F
P (kgf / m 2 hay N / m 2 )
S
F: Lực nén vuông góc (N)
S: Bề mặt bị nén (m2)
P: Áp suất (N/m2)
Ví dụ: Chất khí đựng trong bình tác dụng lực nén lên thành bình tạo nên một
áp suất lên thành bình.
b. Áp suất khí quyển – thí nghiệm Torricelli
Áp suất không khí là trọng lượng khí quyển bao quanh quả đất tác dụng lên
bề mặt quả đất.
Thí nghiệm Torricelli: Ở độ cao ngang với mặt nước biển, lấy một ống thủy
tinh có một đầu kín, dài 1 mét, diện tích ống 1cm, cho ống chứa đầy thủy ngân,
dùng tay bịt kín và úp vào chậu thủy ngân, cột thủy ngân tụt xuống một đoạn và
Trang 14
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
dừng lại ở độ cao 76cm, đầu trên của ống thủy ngân là chân không. Như vậy trọng
lượng của cột thủy ngân là:
13,6 x 0,076 = 1,033kg. (khối lượng riêng của thủy ngân là: 13600kg/m3 )
Vậy áp suất khí quyển là:
1,033 kg/cm2 = 760 mmHg = 76 cmHg
c. Áp suất tƣơng đối – Áp suất tuyệt đối – Áp suất chân không
Áp suất tƣơng đối: (áp suất dƣ, pdƣ)
Là chỉ số áp suất đọc được trên áp kế khi áp suất trong bình áp lực lớn hơn áp
suất khí quyển (P>0 at).
Áp suất chân không (pck)
Là áp suất đọc trên chân không kế khi áp suất trong bình nhỏ hơn áp suất khí
quyển (P
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
1 mmHg = 133,2 Pa
e. Các loại áp kế
Áp kế kim khí
Hình 1.3: Nguyên tắc cấu tạo áp kế
1: Vỏ; 2: Ống nối; 3: Chạc răng cưa; 4: Bánh răng cưa; 5: Thanh nối; 6: Ống
lò xo; 7: Kim; 8: Thang chia.
Đây là loại áp kế sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật. Kết cấu như hình trên.
Đầu ren nối với nơi cần đo áp suất, khi áp suất tăng thì ống kim khí duỗi ra kéo
bánh răng quay ngược chiều kim đồng hồ. Bánh răng khớp với một bánh răng khác
nối với kim chỉ thị làm kim quay. Áp kế này được chế tạo làm ba loại:
- Áp kế thường: Đo áp suất lớn hơn áp suất không khí.
- Áp kế chân không: Dùng để đo áp suất chân không.
- Áp kế hỗn hợp: Đo được cả hai áp suất nêu trên.
Bộ áp kế nạp môi chất
- Dùng để hút chân không, đo áp suất và nạp môi chất, cấu tạo như hình vẽ
2.4
Hình 1.4: Cấu tạo bộ áp kế nạp môi chất
Câu hỏi ôn tập:
1. Trình bày định nghĩa nhiệt độ, ghi các công thức chuyển đổi nhiệt độ?
2. Trình bày định nghĩa các loại áp suất, ghi các công thức chuyển đổi áp
suất?
Trang 16
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
BÀI 2: CƠ SỞ TRUYỀN NHIỆT
* MỤC TIÊU:
Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:
- Trình bày các phương pháp truyền nhiệt;
- Lập được các biểu thức tính toán truyền nhiệt;
- Thái độ học tập nghiêm túc.
1. Các phƣơng pháp truyền nhiệt
Có ba phương pháp truyền nhiệt, đó là dẫn nhiệt, trao đổi nhiệt đối lưu và trao
đổi nhiệt bức xạ.
a. Dẫn nhiệt
Dẫn nhiệt là sự truyền nhiệt ở trong nội bộ của vật chất từ phân tử này cho
phân tử khác không có sự chuyển động của các phân tử.
Dẫn nhiệt có thể xảy ra đối với chất rắn, chất lỏng đứng im hoặc chất khí
đứng im, nhưng dẫn nhiệt thuần túy chỉ xảy ra trong chất rắn.
Trong kỹ thuật lạnh, sự truyền nhiệt dọc theo thanh kim loại giống như sự
truyền nhiệt của cánh tản nhiệt. Nhưng đối với các thiết bị trao đổi nhiệt, sự dẫn
nhiệt qua vách 1 lớp hoặc nhiều lớp là phổ biến nhất.
b. Đối lƣu nhiệt
Sự lan truyền nhiệt trong chất lỏng và trong chất khí chuyển động được gọi là
đối lưu nhiệt. Ở đây các phần tử rất nhỏ tiếp xúc với nguồn nhiệt, nhận nhiệt qua
dẫn nhiệt, sau đó chuyển ra vị trí khác (tự nhiên hay cưỡng bức) để các phần tử
khác còn lạnh tiếp xúc với nguồn nhiệt.
* Đối lƣu tự nhiên và đối lƣu cƣỡng bức
Đối lưu tự nhiên là sự lan truyền nhiệt thành dòng khí hoặc chất lỏng tự nhiên
do mật độ thay đổi vì nhiệt độ của dòng khí hoặc chất lỏng thay đổi.
Hình 1.5 mô tả sự đối lưu nhiệt tự nhiên trong một căn phòng có lò sưởi.
Không khí lạnh đi vào phía trong lò sưởi. Khi qua lò sưởi nó được đốt nóng lên, do
khối lượng riêng giảm, khối khí đó chuyển động lên trên và đi lên trần nhà. Ở đây
nó thải nhiệt cho trần và tường, khối lượng giảm nó lại lắng dần xuống và lại được
hút vào lò sưởi. Cứ thế không khí tạo ra một vòng tuần hoàn trong phòng
Đối lưu cưỡng bức là sự truyền nhiệt cho một dòng không khí hoặc chất lỏng
chảy cưỡng bức qua bề mặt mang nhiệt (bằng quạt gió hoặc bơm khuấy).
Hình 1.5: Đối lưu tự nhiên trong phòng
Trang 17
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
Hình 1.6: Đối lưu không khí cưỡng bức
Hình 1.7: Truyền nhiệt từ chất
1: Dàn tỏa nhiệt
khí vào bề mặt vách
2: Quạt gió
Nhờ có quạt, không khí được thổi cưỡng bức qua thiết bị trao đổi nhiệt, có thể
là dàn ngưng tụ tỏa nhiệt, hoặc dàn bay hơi thu nhiệt để trao đổi nhiệt với bề mặt
dàn. Nhờ có quạt, hiệu quả trao đổi nhiệt tăng lên rõ rệt.
Thực nghiệm đã xác định rằng dòng nhiệt Q của quá trình trao đổi nhiệt đối
lưu tỉ lệ thuận với bề mặt F, hiệu nhiệt độ giữa môi trường với bề mặt vách và phụ
thuộc vào hệ số tỏa nhiệt đặc trưng cho môi trường lỏng hoặc khí
Công thức:
Q (tf 1 tw1 ).F
Trong đó:
Q: Nhiệt lượng trao đổi đối lưu nhiệt (W hoặc J/s)
tf 1 : Nhiệt độ môi trường (K)
tw1 : Nhiệt độ vách (K)
F: Bề mặt đối lưu nhiệt (m2)
α: Hệ số tỏa nhiệt của môi trường (W/m2K)
c. Bức xạ nhiệt
Bức xạ nhiệt là sự truyền nhiệt bằng các tia bức xạ dạng sóng. Ánh sáng cũng
là những bức xạ nhiệt nhưng mắt người có thể nhìn thấy được còn phần lớn bức xạ
nhiệt không nhìn thấy được. Tất cả các vật có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ không
tuyệt đối đều phát bức xạ nhiệt.
Những bề mặt đen, xám, nhám có khả năng bức xạ nhiệt tốt hơn và cũng có
khả năng hấp thụ bức xạ nhiệt tốt hơn, khả năng phản xạ kém
Những bề mặt sáng, trắng, nhẵn có khả năng bức xạ nhiệt yếu hơn và hấp thụ
bức xạ nhiệt cũng yếu hơn, chúng có khả năng phản xạ tốt.
Vật đen hoàn toàn có tính chất hấp thụ hầu hết các tia bức xạ nhiệt hướng đến
nó. Vì vậy khả năng hấp thụ bức xạ nhiệt của vật đen hoàn toàn là lớn nhất.
Gương tráng bạc có tính chất phản xạ hầu hết các tia bức xạ (kể cả ánh sáng
trông thấy), vì vậy khả năng phản xạ của gương là lớn nhất và khả năng hắp thụ
các tia bức xạ là nhỏ nhất.
Kính là loại vật liệu để cho hầu hết các tia bức xạ mặt trời đi qua (bước sóng
ngắn), nhưng lại phản xạ hầu hết các bức xạ nhiệt có bước sóng dài không nhìn
thấy như các tia hồng ngoại. Chính vì lẽ đó, các nhà kính, ô tô có nhiều cửa kính
vv… bao giờ cung có nhiệt độ nóng hơn môi trường bên ngoài vì chúng có khả
năng hấp thụ năng lượng mặt trời quá các tia bức xạ từ ngoài vào và phản xạ các
Trang 18
- Giáo trình kỹ thuật lạnh Biên soạn: Trần Tấn Lộc
tia bức xạ hồng ngoại từ trong ra nên giữ được nhiệt. Đây chính là hiệu ứng lồng
kính. Ứng dụng tính chất đó của kính người ta thiết kếu các bộ thu năng lượng mặt
trời với một hoặc hai lớp kính.
d. Trao đổi nhiệt hỗn hợp
Trao đổi nhiệt hỗn hợp là quá trình trao đổi nhiệt bao gồm hai hoặc nhiều
hình thức trao đổi nhiệt như dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ.
Nếu hai chất lỏng hoặc chất khí được ngăn cách bởi một vách ngăn, trao đổi
nhiệt cho nhau thì quá trình truyền nhiệt thực hiện qua ba bước: Đối lưu- dẫn
nhiệt- đối lưu.
Người ta đã xác định rằng, dòng nhiệt của quá trình trao đổi nhiệt hỗn hợp tỉ
lệ thuận với diện tích truyền nhiệt, hiệu nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh và
phụ thuộc vào hệ số truyền nhiệt k.
Hình 1.8: Truyền nhiệt qua Hình 1.9: Truyền nhiệt qua
tường cách nhiệt buồng lạnh vách phẳng 1 lớp và nhiều lớp
Công thức: Q k.F.(tf 1 tf 2 )
Q: Nhiệt lượng truyền qua (W)
F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt (m2)
tf 1 : Nhiệt độ nguồn nóng (K)
tf 2 : Nhiệt độ nguồn lạnh (K)
2
k : Hệ số truyền nhiệt (W/m K)
Hệ số truyền nhiệt k được xác định như sau:
1
k
1 i 1
1 i 2
Trong đó:
α1: hệ số tỏa nhiệt của môi trường vào vách (W/m2K)
2 : hệ số tỏa nhiệt từ vách vào phòng lạnh (W/m K)
2
i : bề dày lớp vách thứ i (m)
i : hệ số dẫn nhiệt của lớp vách thứ i (W/mK)
Hệ số truyền nhiệt k tỉ lệ thuận với hệ số tỏa nhiệt và dẫn nhiệt.
Nếu và càng lớn thì k càng lớn.
Hệ số tỏa nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ, tốc độ chuyển động, khối lượng riêng,
độ nhớt, nhiệt dung riêng và hệ số dẫn nhiệt của chất đó cũng như hình dạng và
cấu tạo bề mặt của diện tích truyền nhiệt.
Trang 19
nguon tai.lieu . vn
