Chọn cách cấp dịch dàn lạnh khi thiết kế hệ thống
Lựa chọn phương pháp cấp dịch cho dàn lạnh có ý nghĩa rất quan trọng đến hiệu quả làm việc, khả năng thu hồi dầu.
Có các phương pháp cấp dịch chủ yếu sau:
- Cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp
- Cấp dịch kiểu ngập dịch từ bình giữ mức
- Cấp dịch bằng bơm dịch.
Phương pháp cấp dịch tiết lưu trực tiếp
1- Dàn lạnh; 2- Quạt dàn lạnh; 3- Cụm van tiết lưu; 4- Xả nước ngưng
Phương pháp cấp dịch tiết lưu trực tiếp là một cách đơn giản và hiệu quả để cung cấp môi chất lạnh vào dàn lạnh trong hệ thống lạnh. Khi sử dụng phương pháp này, môi chất lạnh sau khi qua van tiết lưu sẽ đi thẳng vào dàn lạnh mà không qua bất kỳ khâu trung gian nào. Điều này giúp giảm thiểu tổn thất nhiệt, đồng thời giảm chi phí đầu tư do không cần đến các thiết bị bổ sung khác.
Ưu điểm:
- Tổn thất nhiệt thấp: Môi chất sau tiết lưu đi trực tiếp vào dàn lạnh, do đó tránh được các tổn thất nhiệt không cần thiết.
- Chi phí đầu tư thấp: Không cần thêm thiết bị trung gian nên chi phí ban đầu cho hệ thống sẽ được giảm thiểu.
- Thiết kế đơn giản: Phương pháp này dễ dàng áp dụng và vận hành mà không cần phải thực hiện nhiều điều chỉnh phức tạp.
Hạn chế:
Hiệu quả thấp với hệ thống công suất lớn: Đối với các hệ thống có công suất lớn, dàn lạnh có thể thiếu môi chất tại những khu vực xa đầu vào, dẫn đến hiệu quả trao đổi nhiệt không cao và làm chậm quá trình làm lạnh.
Khó điều chỉnh theo phụ tải biến động: Nếu phụ tải thay đổi thường xuyên, việc sử dụng van tiết lưu tay có thể gây ngập dịch khi phụ tải giảm, dẫn đến nhiệt độ buồng lạnh quá thấp. Van tiết lưu tự động sẽ là lựa chọn tốt hơn trong trường hợp này vì khả năng điều chỉnh lưu lượng theo phụ tải thực tế.
Hạn chế khi làm lạnh nhanh: Phương pháp này không phù hợp cho các ứng dụng làm lạnh nhanh, nơi yêu cầu hiệu quả trao đổi nhiệt cao, vì phần lớn môi chất trong dàn lạnh là thể hơi, làm giảm hiệu suất truyền nhiệt.
Các loại van tiết lưu:
- Van tiết lưu tay: Phù hợp với các hệ thống có chế độ nhiệt ổn định, ít thay đổi. Không nên sử dụng cho các hệ thống có phụ tải biến động lớn vì không thể điều chỉnh lưu lượng môi chất linh hoạt.
- Van tiết lưu tự động: Thích hợp cho các hệ thống có phụ tải biến động, giúp điều chỉnh lượng môi chất cấp vào dàn lạnh phù hợp với nhu cầu làm lạnh thực tế.
Ứng dụng:
- Thường được sử dụng cho các dàn lạnh nhỏ và phụ tải nhiệt không lớn, ví dụ như trong các hệ thống điều hòa không khí, kho lạnh thương nghiệp, và kho lạnh bảo quản.
- Với các hệ thống công suất lớn hoặc yêu cầu làm lạnh nhanh, phương pháp này ít được sử dụng vì những hạn chế trong hiệu quả truyền nhiệt và khả năng cung cấp đầy đủ môi chất cho dàn lạnh.
Cấp dịch kiểu ngập lỏng từ bình giữ mức
1- Dàn lạnh, 2- Bình giữ mức
Phương pháp cấp dịch kiểu ngập lỏng là một giải pháp hiệu quả cho các hệ thống lạnh có yêu cầu lưu lượng môi chất lớn và phụ tải nhiệt cao. Trong phương pháp này, môi chất lỏng bão hòa luôn ngập đầy dàn lạnh, được cấp trực tiếp từ bình giữ mức nhờ vào cột áp thủy tĩnh, giúp duy trì hiệu suất trao đổi nhiệt cao hơn so với các hệ thống tiết lưu trực tiếp. Một số đặc điểm và hạn chế của phương pháp này bao gồm:
Ưu điểm
- Hiệu quả trao đổi nhiệt cao: Do dàn lạnh luôn ngập môi chất lỏng, quá trình truyền nhiệt được tối ưu hóa, giúp giảm thời gian làm lạnh.
- Phù hợp với hệ thống phụ tải lớn: Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống có yêu cầu làm lạnh nhanh và phụ tải nhiệt cao như máy đá cây, tủ cấp đông, và hệ thống điều hòa không khí trong công nghiệp.
Nhược điểm
- Chi phí đầu tư cao: Cần trang bị thêm các thiết bị như bình giữ mức, van phao, van an toàn, đồng hồ áp suất, và các thiết bị điều khiển khác, làm tăng chi phí đầu tư ban đầu.
- Lượng môi chất lớn: Một lượng lớn môi chất phải duy trì trong hệ thống, chủ yếu trong bình giữ mức, dẫn đến chi phí vận hành tăng cao.
- Tốc độ luân chuyển môi chất chậm: Môi chất chuyển động theo dòng đối lưu tự nhiên dựa vào cột áp thủy tĩnh, nên tốc độ phụ thuộc vào quá trình hóa hơi trong dàn lạnh. Khi tốc độ hóa hơi thấp, luân chuyển môi chất cũng chậm, làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt.
- Không phù hợp cho hệ thống làm lạnh nhanh: Với các hệ thống yêu cầu làm lạnh siêu tốc hoặc cấp đông nhanh, tốc độ luân chuyển chậm của phương pháp này không đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật.
Ứng dụng
- Máy đá cây và máy đá vảy.
- Tủ cấp đông tiếp xúc, thường có thời gian làm lạnh từ 4-5 giờ mỗi mẻ.
- Hệ thống làm lạnh nước và điều hòa không khí trong nhà máy chế biến thực phẩm.
- Một số hệ thống cấp đông I.Q.F (Individual Quick Freezing).
Trong các hệ thống yêu cầu tốc độ làm lạnh cao hơn, người ta có thể sử dụng phương pháp đối lưu cưỡng bức bằng cách bổ sung bơm để tăng tốc độ lưu thông môi chất trong dàn lạnh. Điều này giúp nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt và đáp ứng tốt hơn các yêu cầu về làm lạnh nhanh.
Cấp dịch bằng bơm cấp dịch
Để tăng tốc độ chuyển động của dịch lỏng tuần hoàn trong dàn lạnh, nâng cao hiệu quả giải nhiệt, giảm thời gian làm lạnh, người ta sử dụng phương pháp cấp dịch bằng bơm. Phương pháp này được sử dụng dụng trong các thiết bị cấp đông lạnh nhanh. Sở dĩ cấp dịch bằng bơm thì hiệu quả trao đổi nhiệt rất cao và thời gian làm lạnh giảm là vì 2 lý do sau :
- Môi chất trong dàn lạnh ở trạng thái lỏng có nhiệt rất thấp.
- Môi chất lỏng chuyển động cưỡng bức với tốc độ lớn.
Tuy nhiên sử dụng bơm cấp dịch cho dàn lạnh có nhược điểm chỉ có một lượng lỏng khi qua dàn lạnh sẽ hoá hơi, một lượng lớn sau dàn lạnh không kịp hoá hơi nên khả năng ngập lỏng rất lớn nếu hút trực tiếp về máy nén ngay. Trong trường hợp này bắt buộc phải có bình chứa hạ áp. Bình chứa hạ áp có chức năng vừa là nơi chứa lỏng cho bơm cấp dịch hoạt động ổn định vừa là thiết bị để tách lỏng và hơi sau dàn lạnh.
