Dàn ngưng giải nhiệt bằng không khí: cấu tạo, nguyên lí

Dàn ngưng giải nhiệt bằng không khí là một thiết bị trao đổi nhiệt trong hệ thống lạnh sử dụng không khí để làm mát môi chất lạnh sau khi nén. Cùng tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu – nhược điểm của thiết bị làm mát bằng không khí trong bài viết dưới đây nhé.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Dàn ngưng không khí được chia ra làm 02 loại: đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức.

Dàn ngưng tụ không khí đối lưu tự nhiên

Cấu tạo

1:Đường hơi môi chất vào. 2:Cánh trao đổi nhiệt. 3:Dàn ống trao đổi nhiệt 4:Đường lỏng môi chất

Dàn ngưng đối lưu tự nhiên có cấu tạo là một chùm ống xoắn phẳng bằng nhôm hoặc đồng có đường kính 4,8 – 6,5mm và bước ống là 40 – 60mm.Cánh là các sợi dây thẳng bằng thép có đường kính 11,5mm

Thiết bị ngưng tụ đối lưu gió tự nhiên có hệ số truyền nhiệt khoảng 6,7W/m².K.

Nguyên lý làm việc

Hơi môi chất theo đường số (1) đi vào dàn ống trao đổi nhiệt. Tại đây hơi môi chất sẽ trao đổi nhiệt với không khí đối lưu tự nhiên bên ngoài dàn ống, ngưng tụ thành lỏng cao áp, sau đó chảy xuống dưới và theo đường số (4) đi ra ngoài.

Phân loại

Loại này chỉ sử dụng trong các hệ thống rất nhỏ như tủ lạnh gia đình, tủ lạnh thương nghiệp. 

• Dạng ống xoắn: có cánh là các sợi dây thép được hàn vuông góc với các ông xoắn. Môi chất được chuyển động trong ống xoắn và trao đổi nhiệt với không khí ở bên ngoài. Loại này hiệu quả hoạt động không cao.
• Dạng tấm: Gồm các tấm kim loại dùng làm cánh tản nhiệt, phía trên có hàn đính ống xoắn bằng đồng.
• Dạng Panel: Gồm có hai tấm nhôm dài khoảng 1,5 mm. Được tạo thành rãnh cho môi chất chuyển động hoàn toàn. Khi chế tạo dạng Panel, người ta cán nóng 2 tấm này lại với nhau. Ở giữa khoảng tạo rãnh người ta bôi môi chất đặc biệt để hai tấm không thể dính vào nhau. Sau đó thổi nước hoặc không khí áp lực cao trong các khuôn, hai tấm sẽ phồng lên tạo thành rãnh.

Dàn ngưng tụ không khí đối lưu cưỡng bức

Cấu tạo

1. Đường lắp áp kế
2. Đường lắp van an toàn
3. Đường hơi môi chất vào
4. Đường cân bằng
5. Đường xả khí không ngưng
6. Dàn ống trao đổi nhiệt
7. Cánh trao đổi nhiệt
8. Quạt hướng trục
9. Đường lỏng môi chất ra
10. Đường xả dầu (chỉ có đối với môi chất không hòa tan dầu bôi trơn) 

Dàn ngưng tụ không khí đối lưu cưỡng bức được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống và công nghiệp. Cấu tạo gồm một dàn ống trao đổi nhiệt bằng ống thép hoặc ống đồng có cánh nhôm hoặc cánh sắt bên ngoài và có quạt hướng trục.

Bước cánh nằm trong khoảng 3÷10mm. Không khí được quạt thổi, chuyển động ngang bên ngoài qua dàn ống với tốc độ khá lớn.Mật độ dòng nhiệt của dàn ngưng không khí đạt khoảng 180 ÷ 340 W/m² , hệ số truyền nhiệt k = 30 ÷ 35 W/m².K, hiệu nhiệt độ ∆t = 7÷8^oC 

Nguyên lý làm việc

Hơi môi chất theo đường số (1) đi vào dàn ống trao đổi nhiệt. Tại đây hơi môi chất sẽ trao đổi nhiệt với không khí đối lưu cưỡng bức bên ngoài dàn ống, ngưng tụ thành lỏng cao áp, sau đó chảy xuống dưới và theo đường số (5) đi ra ngoài. 

Lưu ý:

• Dàn ngưng thường bụi bám bụi bẩn, giảm hiệu quả trao đổi nhiệt nên thường xuyên vệ sinh bằng chổi hoặc nước.
• Khi khí không ngưng lọt vào bên trong dàn sẽ làm tăng áp suất ngưng tụ. 
• Cần che chắn nắng cho dàn ngưng, tránh đặt vị trí chịu nhiều bức xạ mặt trời ảnh hưởng đến hiệu quả trao đổi nhiệt.

Ưu và nhược điểm

Ưu

• Không sử dụng nước nên chi phí vận hành giảm. Điều này rất phù hợp ở những nơi thiếu nước như khu vực thành phố và khu dân cư đông đúc. 
• Không sử dụng hệ thống bơm, tháp giải nhiệt, vừa tốn kém lại gây ẩm ướt khu vực nhà xưởng. Dàn ngưng không khí ít gây ảnh hưởng đến xung quanh và có thể lắp đặt ở nhiều vị trí trong công trình như treo tường, đặt trên nóc nhà vv . . . 
• Hệ thống sử dụng dàn ngưng không khí có trang thiết bị đơn giản hơn và dễ sử dụng. 
• So với các thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, dàn ngưng không khí ít hư hỏng và ít bị ăn mòn. 

Nhược

• Mật độ dòng nhiệt thấp, nên kết cấu khá cồng kềnh và chỉ thích hợp cho hệ thống công suất nhỏ và trung bình. 
• Hiệu quả giải nhiệt phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu. Những ngày nhiệt độ cao áp suất ngưng tụ lên rất cao.

Ví dụ, hệ thống sử dụng R22, ở miền Trung, những ngày hè nhiệt độ không khí ngoài trời có thể đạt 40^oC, tương ứng nhiệt độ ngưng tụ có thể đạt 48^oC, áp suất ngưng tụ tương ứng là 18,5 bar, bằng giá trị đặt của rơ le áp suất cao. Nếu trong những ngày này không có những biện pháp đặc biệt thì hệ thống không thể hoạt động được do rơ le HP tác động. Đối với dàn ngưng trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên hiệu quả còn thấp nữa.