Chu trình làm việc của máy lạnh nén hơi 3 cấp

Hệ thống máy nén lạnh ba cấp là một cấu hình quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu nhiệt độ rất thấp, thường trong khoảng từ -55°C đến -70°C. Quá trình hoạt động của hệ thống này được chia thành ba cấp nén, với các quá trình nén, làm mát trung gian, và trao đổi nhiệt nhằm đảm bảo hiệu quả làm lạnh cao. Dưới đây là mô tả chi tiết về các quá trình và các thiết bị chính trong hệ thống:
Máy nén lạnh 3 cấp (a)
Máy nén lạnh 3 cấp (a)
Máy nén lạnh 3 cấp b, c,
Máy nén lạnh 3 cấp b, c,

a) sơ đồ nguyên lý làm việc,
b) c) chu trình làm việc biểu diễn trên đồ thị t-S và đồ thị IgP-i;

1. Cấp nén hạ áp (Quá trình 1-2)

Nguyên lý: Ở cấp nén hạ áp, quá trình nén diễn ra từ trạng thái hơi môi chất lạnh ở áp suất thấp lên áp suất cao hơn. Nhiệt độ cuối của quá trình nén không vượt quá nhiệt độ ngưng tụ (tk). Sau khi nén, hơi môi chất được đưa ngay vào bình trung gian thứ hai (bình trung gian 2).

Làm mát trung gian: Tại bình trung gian 2, hơi môi chất được làm mát bằng cách sử dụng môi chất lỏng bay hơi để đạt đến trạng thái bão hòa khô (t3). Đây được gọi là quá trình làm mát trung gian hoàn toàn (2-3).

2. Cấp nén trung áp (Quá trình 3-4)

Nguyên lý: Ở cấp này, hơi môi chất tiếp tục được nén từ trạng thái bão hòa khô (t3) đến áp suất trung bình. Nhiệt độ cuối của quá trình nén (t4) thường cao hơn nhiệt độ ngưng tụ (tk), do đó hơi môi chất cần được làm mát trung gian.

Quá trình làm mát trung gian: Hơi được làm mát một phần bằng nước tại thiết bị trao đổi nhiệt nước, hạ nhiệt độ xuống mức t5. Tiếp theo, hơi được làm mát hoàn toàn trong bình trung gian đầu tiên (bình trung gian 1), đạt trạng thái bão hòa t6 trước khi chuyển sang cấp nén cao áp.

3. Cấp nén cao áp (Quá trình 6-7)

Tại cấp này, hơi môi chất lạnh được nén lên áp suất cao nhất. Sau đó, hơi cao áp được làm nguội, ngưng tụ (quá trình 7-8-9), và tiếp tục qua quá trình làm lạnh lỏng (quá trình 9-10) để đảm bảo trạng thái lỏng quá lạnh trước khi đi vào các giai đoạn tiếp theo.

4. Ba cấp tiết lưu (Điểm 15)

Môi chất lỏng sau quá trình ngưng tụ được đưa qua ba cấp tiết lưu nhằm giảm áp suất và nhiệt độ một cách từ từ trước khi vào thiết bị bay hơi. Quá trình tiết lưu này giúp điều chỉnh trạng thái của môi chất lỏng đến mức áp suất và nhiệt độ phù hợp cho quá trình bay hơi.

5. Thiết bị bay hơi làm lạnh (Quá trình 15-16)

Nguyên lý: Sau khi qua ba cấp tiết lưu, môi chất lỏng được đưa vào thiết bị bay hơi. Tại đây, môi chất có nhiệt độ rất thấp (t03) bay hơi, hấp thụ nhiệt từ môi trường cần làm lạnh, qua đó làm giảm nhiệt độ của môi trường này.

Quá trình trao đổi nhiệt: Trong quá trình bay hơi, nhiệt độ môi chất tăng dần từ trạng thái lỏng sôi đến hơi bão hòa, và nếu cần, có thể tiếp tục qua giai đoạn siêu nhiệt. Nhiệt lượng hấp thụ từ môi trường làm lạnh chính là năng lượng để bay hơi môi chất.

Biểu diễn chu trình làm việc

Đồ thị t-S (nhiệt độ – entropy): Chu trình nén lạnh ba cấp có thể được biểu diễn trên đồ thị nhiệt độ – entropy để thấy rõ các quá trình nén, làm mát trung gian và bay hơi.

Đồ thị IgP-i (áp suất – enthalpy): Trên đồ thị này, các quá trình tiết lưu, nén và làm mát trung gian được thể hiện rõ hơn, giúp minh họa chi tiết hơn các giai đoạn trong chu trình.

Chu trình hở với khí CO2

Ngoài hệ thống ba cấp chu trình kín liên tục sử dụng một môi chất lạnh duy nhất, còn có chu trình hở, thường áp dụng với khí CO2. Trong chu trình này, khí CO2 làm lạnh được dùng trực tiếp và thải ra sau khi hấp thụ nhiệt, không cần qua quá trình nén lặp lại.


*Nguồn tham khảo: Kỹ thuật lạnh thực phẩm – Nguyễn Xuân Phương; Máy và thiết bị lạnh – Trần Danh Giang 

Chia sẻ

Chu trình làm việc của máy lạnh nén hơi 3 cấp

hoặc copy link

Mục lục

kho lạnh Bách Khoa Cảm ơn Quý khách đã quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi. Đội ngũ tư vấn của công ty sẽ liên hệ đến Quý khách trong 24h tới

Thông tin liên hệ

Gửi