Tìm hiểu máy lạnh ghép tầng

Để nhận được nhiệt độ thấp ngoài máy lạnh nhiều cấp người ta còn sử dụng máy lạnh ghép tầng. Trong cuộc chạy đua hóa lỏng các đơn khí của không khí máy lạnh ghép tầng được sử dụng với số tầng là 4.

Máy lạnh ghép tầng là hệ thống máy lạnh có nhiều tầng. Mỗi tầng là một hệ thống máy lạnh hoàn chỉnh. Thiết bị bay hơi của tầng trên và thiết bị ngưng tụ của tầng dưới tiếp theo.

Lý do sử dụng máy lạnh ghép tầng

Sử dụng máy lạnh ghép tầng nhằm giải quyết một số vấn đề kỹ thuật mà chu trình máy lạnh nhiều cấp thông thường không thể đáp ứng một cách hiệu quả, đặc biệt là khi cần đạt đến các nhiệt độ rất thấp (-120°C hoặc thấp hơn). Một số lý do cụ thể để sử dụng hệ thống này bao gồm:

Tránh các vấn đề áp suất và đóng băng của môi chất:

Trong chu trình máy lạnh nhiều cấp sử dụng một môi chất duy nhất, nếu chọn môi chất có áp suất thấp, thì khi làm lạnh sâu, áp suất sôi có thể đạt đến độ chân không cao, dẫn đến khả năng bị lọt không khí vào hệ thống. Một số môi chất còn có thể bị đóng băng ở nhiệt độ quá thấp, chẳng hạn như NH3 đóng băng ở -78°C.

Ngược lại, nếu sử dụng môi chất có áp suất cao, thì nhiệt độ tới hạn của chúng thường thấp, dẫn đến tổn thất lớn trong quá trình tiết lưu.

Tối ưu hóa hiệu quả làm lạnh và giảm tổn thất:

Máy lạnh ghép tầng cho phép sử dụng hai hoặc nhiều môi chất khác nhau, với các đặc tính phù hợp cho từng tầng. Tầng dưới thường sử dụng môi chất áp suất cao có nhiệt độ đóng băng thấp (như R13), giúp tránh được các vấn đề liên quan đến áp suất chân không cao. Tầng trên có thể dùng môi chất áp suất trung bình (như R22), phù hợp cho quá trình ngưng tụ và bốc hơi ở điều kiện trung gian.

Thiết kế ghép tầng giúp giảm tổn thất tiết lưu và tăng hiệu suất làm lạnh nhờ vào việc tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt.

Cấu trúc thiết bị ngưng tụ và bốc hơi linh hoạt:

Đặc điểm nổi bật của hệ thống ghép tầng là thiết bị ngưng tụ của tầng dưới cũng đồng thời là thiết bị bốc hơi của tầng trên. Điều này giúp tiết kiệm không gian và thiết bị, đồng thời làm giảm nhiệt độ ngưng của tầng dưới, tối ưu hóa khả năng trao đổi nhiệt giữa các tầng.

Sơ đồ nguyên lý, đồ thị, chu trình lý thuyết

Sơ đồ trên là sơ đồ máy lạnh 2 tầng. Chu trình tầng trên 11, 21, 31, 41 và chu trình tầng dưới là 12, 22, 32, 42. Thiết bị bay hơi của tầng trên đồng thời là thiết bị ngưng tụ của tầng dưới.

Máy lạnh ghép tầng
Máy lạnh ghép tầng

Tính toán chu trình

Ta có tk2 > to1. Tính toán riêng cho từng tầng, tính toán cho cả hệ (ε).

  • tk1 xác định theo tw.
  • to2 xác định theo tf.

tk2 và to1 nếu không có phụ tải lạnh trung gian thì xác định định hướng theo công thức sau:

tk1 – to1= tk2 – to2

Các trình tự tính toán tương tự cho máy lạnh 1 cấp.

Điều kiện để máy lạnh ghép tầng làm việc ổn định là: Qo1 = Qk2; nghĩa là công suất lạnh của tầng trên bằng nhiệt lượng ngưng tụ của tầng dưới khi bỏ qua các tổn thất nhiệt.

Kết luận:

  • Do các tầng vận hành độc lập nên môi chất ở các tầng có thể khác nhau.
  • Môi chất tầng dưới có nhiệt độ đông đặc nhỏ hơn nhiều so với môi chất tầng trên.
  • Ở mỗi tầng có thể sử dụng máy lạnh nhiều cấp.
  • Nếu 2 hệ thống lạnh gồm một hệ có nhiều cấp và 1 hệ có nhiều tầng (mỗi tầng là 1 máy lạnh 1 cấp) thì máy lạnh ghép tầng đạt độ lạnh sâu hơn.
  • Khi thông số ở một tầng nào đó bị sai lệch thì các tầng khác đều bị ảnh hưởng. Ví lý do này mà máy lạnh ghép tầng rất khó tự động hóa. Vì vậy máy lạnh ghép tầng chỉ dùng rất hạn chế khi không thể dùng máy lạnh nhiều cấp

*Nguồn tham khảo: Máy và thiết bị lạnh – Trần Danh Giang

Chia sẻ

Tìm hiểu máy lạnh ghép tầng

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