Bơm và quạt trong hệ thống lạnh
Hệ thống lạnh sử dụng hai thiết bị quan trọng là bơm và quạt để vận hành hiệu quả. Mỗi loại đóng vai trò riêng biệt và phối hợp nhịp nhàng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, làm mát hiệu quả.
Bơm
Công dụng
Vận chuyển chất lỏng: Bơm vận chuyển chất tải lạnh (như nước, nước muối, glycol) hoặc môi chất lạnh (như amonia, freon) trong hệ thống làm lạnh. Điều này đảm bảo dòng chảy liên tục và hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa các thiết bị như bình ngưng, dàn bay hơi, và tháp giải nhiệt.
Cung cấp áp suất cần thiết: Bơm tạo áp suất giúp đẩy môi chất lạnh hoặc chất tải lạnh đi qua các thành phần khác nhau trong hệ thống, duy trì tuần hoàn và truyền động cho các thiết bị làm lạnh hoạt động ổn định.
Phân loại
Trong kỹ thuật lạnh thường dùng:
- Bơm nước kiểu ly tâm để bơm nước giải nhiệt cho tháp giải nhiệt bình ngưng.
- Bơm chất tải lạnh (nước, nước muối, glycol… ) kiểu ly tâm cho vòng tuần hoàn chất tải lạnh.
- Bơm môi chất lạnh (amonia, freon… ) cho hệ thống lạnh dùng bơm tuần hoàn cấp lỏng cho các dàn bay hơi.
Bơm nước ly tâm
- Chức năng: Bơm nước giải nhiệt cho tháp giải nhiệt và bình ngưng.
- Nguyên lý hoạt động: Dựa trên nguyên lý lực ly tâm, nước được đưa vào tâm quay của cánh bơm và nhờ lực này, nước sẽ được đẩy ra ngoài mép cánh bơm.
Bơm chất tải lạnh
- Chức năng: Vận chuyển chất tải lạnh như nước, nước muối, glycol trong hệ thống làm lạnh.
- Nguyên lý hoạt động: Bơm này tạo ra vòng tuần hoàn cho chất tải lạnh, giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong hệ thống.
Bơm môi chất lạnh
- Chức năng: Cung cấp môi chất lạnh (như amoniac, freon) cho các dàn bay hơi.
- Loại bơm phổ biến: Bơm tuần hoàn, có nhiệm vụ cung cấp môi chất lạnh dạng lỏng cho các thiết bị làm lạnh.

Quạt
Công dụng
Trong hệ thống lạnh, quạt đóng vai trò quan trọng với các công dụng chính sau:
Tạo luồng khí lưu thông qua dàn lạnh: Quạt thổi không khí qua dàn bay hơi (dàn lạnh), nơi môi chất lạnh hấp thụ nhiệt từ không khí. Điều này giúp làm mát không gian cần điều hòa nhiệt độ.
Giải nhiệt cho môi chất lạnh: Quạt giúp tăng cường quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh và không khí, đảm bảo môi chất lạnh được làm mát hoặc được giải nhiệt hiệu quả hơn.
Tăng hiệu suất làm lạnh: Bằng cách duy trì luồng không khí ổn định qua các bề mặt trao đổi nhiệt, quạt cải thiện hiệu suất làm lạnh, giúp hệ thống hoạt động hiệu quả hơn và tiêu tốn ít năng lượng hơn.
Phân phối không khí mát: Quạt giúp phân phối không khí mát đồng đều trong không gian, tạo ra môi trường thoải mái và ổn định về nhiệt độ.
Phân loại
Quạt sử dụng trong hệ thống lạnh chủ yếu gồm:
- Quạt hướng trục
- Quạt ly tâm
- Quạt phối hợp
- Quạt dòng ngang trục
Quạt hướng trục
Quạt hướng trục sử dụng cho các dàn lạnh, dàn ngưng tụ, tháp giải nhiệt để đối lưu cưỡng bức không khí.
Cách hoạt động: không khí hút từ phía sau cánh quạt nơi tiếp giáp với động cơ và được đẩy vè phí trước. Hướng không khí được hút và và đẩy ra song song với trục quạt và động cơ.
Như tên gọi, dòng khí chuyển động song song dọc theo hướng trục quạt, hướng vào song song với hướng ra. Nếu dùng điện, rô-to quạt có thể được lắp trực tiếp trên trục động cơ điện. Nếu dùng động cơ nổ, phải truyền động qua dây đai. Thực tế, dù có điện, đôi khi vẫn phải truyền động gián tiếp, vì một số yêu cầu đặc biệt không thể để mô-tơ điện trong dòng không khí.
3 dạng Quạt hướng trục:
- Quạt trục chong chóng (propeller fan): Dạng giống quạt trần, không có vỏ (bọc) quạt hoặc vỏ quạt rất ngắn. Dùng cho thông gió chuồng trại, nhà xưởng, có áp suất tạo ra rất thấp ( h< 20mmH2O).
- Quạt trục ống (tube-axial fan, TAF): Rô-to quạt nằm trong vỏ quạt là một ống dài; tạo được áp suất trung bình (h= 20-50mmH2O).
- Quạt trục có hướng dòng (vane-axial fan, VAF): Không khí qua khỏi rô-to được nắn dòng chảy cho thẳng, tránh rối, nhờ thế đạt tĩnh áp và hiệu suất cao hơn.
Với dạng có hướng dòng, để tạo áp suất cao, có thể ghép nối tiếp 2 rô-to, thành quạt hướng trục 2 tầng cánh (two-stage VAF). Hoặc với quạt tube axial fan có thể ghép 2 rô to quay ngược chiều.



Quạt ly tâm
Khi cần cột áp cao hơn, dùng cho các buồng điều hoà không khí, các dàn lạnh không khí hoặc để tuần hoàn vận chuyển và phân phối không khí đặc biệt trong các hệ thống điều hòa không khí.

Các cánh của rô-to của quạt ly tâm được giữ giữa mặt đỡ và vòng giữ đỡ. Rô-to nằm trong vỏ quạt với chu vi theo dạng xoắn ốc. Không khí vào từ miệng hút qua vòng đỡ, được các cánh ly tâm ra vỏ quạt, và theo vỏ thoát ở cửa ra. Như vậy, phương của dòng khí vào thẳng góc với phương của dòng khí ra.

Nhằm đáp ứng cho nhiều công dụng khác nhau, quạt ly tâm có nhiều dạng cánh cho rô-to liệt kê như (Hình 4a) sẽ được nhắc lại trong phần chọn quạt.



Quạt phối hợp (còn gọi là hỗn lưu, hỗn hợp)
Là dạng quạt kết hợp ưu điểm của hai loại quạt hướng trục (lưu lượng lớn ) và ly tâm áp suất cao, ít ồn). Không khí đi vào như với quạt hướng trục, được rô-to ly tâm ra vỏ, và theo vỏ thoát ở cửa ra.

Khác với quạt ly tâm, hướng không khí ra trùng với hướng vào (giống quạt hướng trục). Loại quạt này được sử dụng cho một số yêu cầu dung hòa giữa quạt hướng trục và quạt ly tâm, nghĩa là cả lưu lượng và áp suất đều khá cao
Rô-to của quạt phối hợp có hai dạng: Dạng 1 có vòng giữ. Dạng 2 không vòng giữ.

Quạt dòng ngang trục (cross-flow fan)
Rô-to giống như ở quạt ly tâm, với cánh cong tới rộng (wide forward curved). Nhưng vỏ quạt được xẻ dọc (Hình 7) nên dòng không khí không đổi hướng thẳng góc như ở quạt ly tâm, mà chảy ngang qua trục quạt. Loại quạt này được sử dụng khá nhiều trong điều hòa không khí; đặc điểm là lưu lượng lớn, tĩnh áp thấp và ít ồn, nhưng hiệu suất thấp.

*Nguồn tham khảo: Tự động điều khiển các quá trình nhiệt lạnh – Nguyễn Tấn Dũng, Trịnh Văn Dũng