Thiết bị bay hơi trong máy lạnh nén hơi

Thiết bị bay hơi là một trong những thiết bị chính của hệ thống lạnh, đóng vai trò quan trọng trong quá trình làm lạnh. Nó là nơi mà chất lạnh (hay còn gọi là môi chất lạnh) hấp thụ nhiệt từ không khí trong phòng, chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi.

Giới thiệu

Thiết bị bay hơi là một loại thiết bị trao đổi nhiệt với nhiệm vụ chính là hóa hơi môi chất bão hòa ẩm sau quá trình tiết lưu, đồng thời làm lạnh môi trường cần làm lạnh. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả và thời gian làm lạnh của hệ thống.

  • Hiệu quả làm việc của thiết bị bay hơi ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian và chất lượng làm lạnh. Dù các thiết bị khác của hệ thống hoạt động tốt, nếu thiết bị bay hơi không hiệu quả thì toàn bộ hệ thống cũng sẽ không đạt yêu cầu.
  • Khi hiệu suất trao đổi nhiệt của thiết bị bay hơi giảm, thời gian làm lạnh sẽ kéo dài hơn và nhiệt độ phòng có thể không đạt mức mong muốn. Nếu môi chất lỏng không bay hơi hoàn toàn trong dàn lạnh, có thể dẫn đến việc máy nén hút phải hơi ẩm, gây ra hiện tượng ngập lỏng và hỏng hóc hệ thống.
  • Nếu thiết bị bay hơi có diện tích bề mặt quá lớn so với yêu cầu, chi phí đầu tư sẽ tăng cao và gây ra tình trạng độ quá nhiệt của hơi ra khỏi thiết bị lớn. Điều này dẫn đến nhiệt độ cuối quá trình nén tăng, làm tăng công suất và chi phí vận hành của hệ thống.

Phân loại thiết bị bay hơi 

Theo môi trường cần làm lạnh: 

  • Bình bay hơi, được sử dụng để làm lạnh chất lỏng như nước, nước muối. 
  • Dàn lạnh không khí, được sử dụng để làm lạnh không khí. 
  • Dàn lạnh kiểu tấm, có thể sử dụng làm lạnh không khí, chất lỏng hoặc sản phẩm dạng đặc. Ví dụ các tấm lắc trong tủ đông tiếp xúc, trống làm đá vảy vv… 
  • Dàn làm lạnh chất lỏng: dàn lạnh xương cá, panel trong các hệ thống lạnh sản xuất nước đá khối. 

Theo mức độ chứa dịch trong dàn lạnh: 

  • Dàn lạnh kiểu ngập lỏng hoặc không ngập lỏng. 
  • Ngoài ra còn phân loại theo tính chất kín – hở của môi trường làm lạnh

Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng 

Thiết bị bay hơi kiểu ống chùm có vỏ bọc

Thiết bị bay hơi ống chùm có vỏ bọc nằm ngang 
Thiết bị bay hơi ống chùm có vỏ bọc nằm ngang
Thiết bị bay hơi ống chùm có vỏ bọc nằm ngang 
Thiết bị bay hơi ống chùm có vỏ bọc nằm ngang

Thiết bị bay hơi ống chùm hở

Để làm lạnh các chất lỏng trong chu trình hở người ta sử dụng các dàn lạnh panen/ống chùm hở. 

Thiết bị bay hơi chùm ống hở dạng thẳng
Thiết bị bay hơi chùm ống hở dạng thẳng

1- Bình giữ mức-tách lỏng; 2- Hơi về máy nén; 3- ống góp hơi; 4- Góp lỏng vào; 5- Lỏng vào; 6- Xả tràn nước muối; 7- Xả nước muối ;8- Xả cạn; 9- Nền cách nhiệt; 10- Xả dầu; 11- Van an toàn

Cấu tạo của dàn gồm 02 ống góp lớn nằm phía trên và phía dưới, nối giữa hai ống góp là các ống trao đổi nhiệt dạng ống trơn thẳng đứng. Môi chất chuyển động và sôi trong các ống, chất lỏng cần làm lạnh chuyển động ngang qua ống. Các dàn lạnh panen được cấp dịch theo kiểu ngập lỏng nhờ bình giữ mức- tách lỏng.

Môi chất lạnh đi vào ống góp dưới và đi ra ống góp trên. Tốc độ luân chuyển của nước muối trong bể khoảng 0,5 – 0,8m/s, hệ số truyền nhiệt k = 460 – 580 w/m2.K. Khi hiệu nhiệt độ giữa môi chất và nước muối khoảng 5 – 6K, mật độ dòng nhiệt của dàn bay hơi panen khá cao khoảng 2900 – 3500 W/m2.

Thiết bị bay hơi chùm ống hở kiểu xương cá
Thiết bị bay hơi chùm ống hở kiểu xương cá

Dàn lạnh xương cá được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống làm lạnh nước hoặc nước muối, ví dụ như hệ thống máy lạnh sản xuất nước đá khối. Về cấu tạo, tương tự dàn lạnh panen/ống thẳng nhưng ở đây các ống trao đổi nhiệt được uốn cong, do đó chiều dài mỗi ống tăng lên đáng kể. Các ống trao đổi nhiệt gắn vào các ống góp trông giống như một xương cá khổng lồ. 

Đó là các ống thép áp lực dạng trơn, không cánh. Dàn lạnh xương cá cũng có cấu tạo gồm nhiều cụm (môđun), mỗi cụm có 01 ống góp trên và 01 ống góp dưới và hệ thống 2 – 4 dãy ống trao đổi nhiệt nối giữa các ống góp. Mật độ dòng nhiệt của dàn bay hơi xương cá tương đương dàn lạnh kiểu panen tức khoảng 2900 – 3500 W/m2.

Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí

Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu tự nhiên

Dàn lạnh đối lưu tự nhiên không dùng quạt được sử dụng để làm lạnh không khí trong các buồng lạnh. Dàn có thể được lắp đặt áp trần hoặc áp tường, ống trao đổi nhiệt là ống thép trơn hoặc ống có cánh bên ngoài. Cánh tản nhiệt sử dụng là cánh thẳng hoặc cánh xoắn. Đối với dàn ống trơn thường dùng là ống thép Φ57×3,5, bước ống từ 180 – 300mm. Dàn ống có hệ số truyền nhiệt khoảng k = 7 – 10w/m2.K

Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu tự nhiên
Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu tự nhiên

Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu cưỡng bức

Dàn lạnh đối lưu không khí cưỡng bức là một thiết bị phổ biến trong các hệ thống lạnh, được sử dụng để làm lạnh không khí trong các kho lạnh, thiết bị cấp đông, và hệ thống điều hòa không khí. Dàn lạnh này hoạt động bằng cách cưỡng bức luồng không khí qua các ống trao đổi nhiệt, giúp tăng hiệu quả làm mát.

Cấu tạo và đặc điểm

  • Chất liệu và thiết kế: Dàn lạnh có thể được chế tạo từ ống đồng hoặc ống sắt, thường đi kèm với cánh nhôm hoặc cánh sắt để tăng khả năng trao đổi nhiệt. Bên ngoài được bọc lớp vỏ bảo vệ làm bằng tôn mạ kẽm, cùng với lồng quạt và ống khuếch tán gió để đảm bảo luồng không khí lưu thông hiệu quả.
  • Quạt và bố trí: Mỗi dàn lạnh có từ 1 đến 6 quạt, được đặt phía trước dàn để hút không khí và đẩy qua các cụm ống trao đổi nhiệt. Khoảng cách giữa các cánh dàn lạnh (bước cánh) dao động từ 3 đến 8 mm, tùy thuộc vào độ ẩm của sản phẩm cần làm lạnh.
  • Xả nước ngưng: Phía dưới dàn có máng hứng nước ngưng với độ nghiêng về phía sau, giúp nước ngưng chảy kiệt để tránh tình trạng đọng nước và đóng băng, gây tắc đường thoát nước. Việc xả băng thường được thực hiện bằng cách sử dụng điện trở để làm tan nước đá.
  • Hiệu suất trao đổi nhiệt: Đối với dàn lạnh sử dụng môi chất NH3 (amoniac), hệ số trao đổi nhiệt k dao động từ 35 đến 43 W/m²K, trong khi dàn lạnh sử dụng freon có hệ số trao đổi nhiệt k từ 12 W/m²K.
  • Phân phối môi chất lạnh: Dàn lạnh bao gồm nhiều cụm ống độc lập, được bố trí song song theo chiều cao. Các búp phân phối ga được lắp đặt để phân phối đều môi chất lỏng cho các cụm, đảm bảo hiệu quả làm lạnh tối ưu.
 Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu cưỡng bức
Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí đối lưu cưỡng bức

Thiết bị bay hơi làm đông sản phẩm 

Tủ đông tiếp xúc

 Cấu tạo của tủ đông tiếp xúc
Cấu tạo của tủ đông tiếp xúc

Tủ cấp đông tiếp xúc là thiết bị chuyên dụng để cấp đông các sản phẩm dạng block, thường dùng trong ngành công nghiệp thực phẩm như cấp đông thịt và thủy sản. Quá trình cấp đông diễn ra bằng cách kẹp sản phẩm giữa các tấm lắc trao đổi nhiệt, giúp tối ưu hóa khả năng truyền nhiệt và rút ngắn thời gian làm đông so với các phương pháp khác.

Nguyên lý hoạt động:

Sản phẩm được đặt trên khay và kẹp giữa các tấm lắc kim loại rỗng, qua đó môi chất lạnh di chuyển với nhiệt độ bay hơi từ -40 đến -45°C.

Nhờ tiếp xúc trực tiếp với tấm lắc có nhiệt độ rất thấp, quá trình trao đổi nhiệt diễn ra hiệu quả, rút ngắn thời gian cấp đông so với các phương pháp truyền thống. Thời gian cấp đông dao động từ 1,5 đến 2 giờ khi cấp dịch bằng bơm, hoặc từ 4 đến 4,5 giờ khi cấp dịch từ bình giữ mức.

Phương pháp cấp dịch:

  • Cấp dịch từ bình trống tràn: Dịch lỏng chuyển động chậm qua các tấm lắc nhờ chênh lệch cột áp thủy tĩnh, làm tăng thời gian cấp đông (4-6 giờ).
  • Cấp dịch bằng bơm: Môi chất được bơm vào các tấm lắc với tốc độ lớn hơn, rút ngắn thời gian cấp đông xuống 1,5-2,5 giờ.
  • Cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp: Hiệu quả truyền nhiệt thấp do môi chất tồn tại dưới dạng hơi bão hòa ẩm, làm kéo dài thời gian cấp đông đến 7-9 giờ.

Cấu tạo và thiết kế:

Tủ được làm từ vật liệu bền bỉ, khung sườn làm bằng thép chịu lực và gỗ Satimex tẩm dầu để chống cầu nhiệt. Bề mặt trong tủ sử dụng thép không gỉ để đảm bảo vệ sinh.

Vỏ tủ cách nhiệt bằng lớp polyurethane dày 125-150 mm, bọc inox dày 0,6 mm. Tấm lắc trao đổi nhiệt làm từ hợp kim nhôm đúc có khả năng chống ăn mòn và độ bền cơ học cao.

Tủ có hai bộ cửa cách nhiệt (4 cánh và 2 cánh) và được trang bị nhiệt kế để theo dõi nhiệt độ bên trong trong quá trình vận hành.

Phía trên tủ có bình trống tràn và hệ thống máy nén thủy lực để điều khiển ben nâng các tấm lắc, cùng với các thiết bị phụ trợ khác.

Thông số kỹ thuật:

  • Kiểu cấp đông: Tiếp xúc trực tiếp, 2 mặt.
  • Sản phẩm cấp đông: Thịt, thủy sản.
  • Nhiệt độ sản phẩm đầu vào: +10°C đến 12°C.
  • Nhiệt độ trung bình mặt sản phẩm sau cấp đông: -18°C.
  • Nhiệt độ tâm sản phẩm sau cấp đông: -12°C.
  • Khay cấp đông: Loại 2 kg.
  • Môi chất lạnh: NH3/R22.
  • Thời gian cấp đông: Tùy thuộc vào phương pháp cấp dịch:
    • Cấp dịch từ bình trống tràn: 4-6 giờ.
    • Cấp dịch bằng bơm: 1,5-2,5 giờ.
    • Cấp dịch bằng tiết lưu trực tiếp: 7-9 giờ.

Tủ cấp đông tiếp xúc là giải pháp hiệu quả để cấp đông nhanh chóng các sản phẩm dạng block, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm được bảo quản tốt nhất.

Tủ đông băng chuyền thẳng

Tủ cấp đông dạng băng chuyền thẳng
Tủ cấp đông dạng băng chuyền thẳng

Trên hình là buồng cấp đông I.Q.F với băng chuyền dạng thẳng. Các dàn lạnh được lắp đặt phía trên băng chuyền, thổi gió lạnh lên bề mặt sản phẩm đang di chuyển. Vỏ bao che được làm từ polyurethan dày 150mm, bọc inox hai mặt, giúp giữ nhiệt hiệu quả.

Thiết kế và hoạt động

  • Băng chuyền thẳng: Thiết kế đơn giản, dễ chế tạo. Sản phẩm được đưa vào một đầu và ra ở đầu kia.
  • Chiều dài băng chuyền: Để đảm bảo thời gian cấp đông đạt yêu cầu, chiều dài băng chuyền khá lớn, chiếm nhiều diện tích trong nhà máy.

Tối ưu hóa nhiệt độ

Để hạn chế tổn thất nhiệt, khe hở cửa ra vào của băng tải rất hẹp. Một số buồng cấp đông có khe hở điều chỉnh được tùy theo loại sản phẩm.

Ưu điểm của hệ thống

  • Cung cấp tốc độ cấp đông nhanh tương đương với máy sử dụng nitơ lỏng.
  • Giảm thiểu mất nước và chi phí vận hành chỉ bằng một nửa so với phương pháp dùng nitơ lỏng.
  • Sản phẩm giữ nguyên hình dạng ban đầu và đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp.

Hệ thống này không chỉ hiệu quả trong việc cấp đông mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi đông lạnh.

Lưới của tủ đông băng chuyền xoắn ốc

Bằng chuyền lưới của tủ đông băng chuyền xoắn ốc
Bằng chuyền lưới của tủ đông băng chuyền xoắn ốc
Tủ đông băng chuyền xoắc ốc
Tủ đông băng chuyền xoắc ốc

Trên hình là cấu tạo của buồng cấp đông I.Q.F dạng xoắn ốc. Buồng có thiết kế khối hộp với các tấm vách cách nhiệt polyurethan dày 150mm, tỷ trọng 40kg/m³, và được bọc inox hai mặt. Bên trong, băng tải vận chuyển sản phẩm theo dạng xoắn lò xo từ dưới lên trên.

Đặc điểm kỹ thuật

Dàn lạnh: Sử dụng công nghệ không khí đối lưu cưỡng bức với tốc độ cao, nhiệt độ đạt từ -30 đến -40°C. Điều này giúp buồng cấp đông có cấu trúc nhỏ gọn, tổn thất lạnh thấp, hiệu quả làm lạnh cao và tiết kiệm không gian lắp đặt.

Cửa ra vào: Buồng được trang bị 04 cửa ra vào ở hai phía, thuận tiện cho việc kiểm tra, vệ sinh và bảo trì.

Nền buồng: Được gia cố bằng lớp nhôm dày 3mm có gân chân chim chống trượt, giúp đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

Băng tải và hệ thống vệ sinh

Chất liệu băng tải: Làm bằng inox hoặc nhựa đặc biệt, có thể điều chỉnh tốc độ chuyển động nhờ bộ biến tần điện tử (Inverter), phù hợp với kích cỡ sản phẩm khác nhau.

Hệ thống rửa vệ sinh: Bao gồm hệ thống rửa bằng nước và thổi khô bằng khí nén. Ngoài ra, buồng còn có búa rung để ngăn chặn tình trạng sản phẩm dính vào nhau và vào băng tải.

Hệ thống lạnh

Môi chất sử dụng: Dàn lạnh sử dụng môi chất NH3 với ống trao đổi nhiệt làm từ inox và cánh nhôm. Hệ thống xả băng bằng nước giúp duy trì hiệu suất làm lạnh.

Quạt: Dàn lạnh được trang bị quạt kiểu hướng trục với mô tơ chịu ẩm, đảm bảo hoạt động ổn định trong môi trường lạnh.

Thiết bị bay hơi sản xuất đá vẩy

Cối sản xuất nước đá vẩy
Cối sản xuất nước đá vẩy

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

Chia sẻ

Thiết bị bay hơi trong máy lạnh nén hơi

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